| 追尋太空星辰的軌跡 |
| 本報記者 佘惠敏 |
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前幾天，一場讓俄羅斯1200余人受傷的“天外飛石”，引發了人們對于小行星的興趣。2月初，450多名中國人報名參選荷蘭一家公司的火星單程之旅的新聞，也激起了很多人的太空探險之夢。
神秘而美麗的太空，一直是人類仰望和探索的目標。對未知世界的探索，又是人類文明和科學技術進步發展的永恒動力。對小行星撞擊地球風險的預測與規避，對月球和小行星上能源與礦藏等資源的開發，對火星的改造和移民……將這些科學設想變作未來現實的鑰匙，正藏在無盡的深空之中。
前往深空的探險，人類已經走到哪一步？勤勞勇敢的中國人，又在其中扮演著什么樣的角色？
深空之遠
我們2萬年 都出不了太陽系
深空探測是人類走出地球的第一步。
什么叫深空？“通行說法是，深空探測中，探測器主要不受地球引力場所控制，而是受其他天體為主要引力場控制，比如月球探測，火星探測等。”中國探月工程領導小組高級顧問、中國科學院院士歐陽自遠在接受本報記者獨家專訪時說，“深空探測就是探測器脫離了以地球為主要引力場的空間進行的探測。現在我國的載人航天和全部衛星都是受控于地球的引力場而圍繞著地球運行，不屬于深空探測。”
中國的深空探測目前只有嫦娥1號和2號。嫦娥1號衛星曾奔赴38萬公里外的月球，完成繞月科學探測任務后，用硬著陸方式撞毀在月面上。嫦娥2號作為1號的備用星，完成繞月科學探測任務之后，又飛離月球，完成了兩個拓展任務：一是飛向150萬公里外的第2拉格朗日點（地球和太陽間的5個引力平衡點之一）進行了200多天對太陽活動的探測，得到了大量新數據；二是飛到距離地球700萬公里處，與圖塔蒂斯小行星交會并進行了光學成像探測，首次獲得該小行星的多幅圖像。
2012年12月13日的這場“約會”中，嫦娥2號與圖塔蒂斯小行星在距離地球702萬公里處，以10.73公里/秒的相對速度，以3.2公里的最近相對距離擦肩而過。
“這是嫦娥2號做的一件非常驕傲的事兒。我們不是碰運氣，而是有備而去，時間碼得準，距離控制精確，所以得到的結果很理想。”歐陽自遠說，“現在嫦娥2號飛到1000萬公里外了，仍然能聯系上。我們正在考慮給她新的任務，但那里的天體很少，短時間內很難找到新的探測對象。”
浩渺太空，嫦娥寂寂，但在從地球去往深空的探索者中，她只是后起一員。美國和前蘇聯早于中國半個世紀開展深空探測，相繼探測了月球、火星、金星、木星、土星、太陽、小行星、彗星、水星和冥王星。歐洲和日本雖起步略晚，卻也各有所長。中國在深空探測領域的實力如何？“嫦娥”繞月探測工程總指揮欒恩杰曾風趣地用“二鍋頭”來描繪——“馬拉松賽跑在接近終點時，運動員自然分成幾個梯隊，第一梯隊也就是‘第一鍋’，是美國和俄羅斯。第二鍋是歐洲、日本、中國等。從綜合實力來看，我們是頭，所以叫‘二鍋頭’。”
深空有多遠？1977年升空的美國探測器“旅行者1號”已飛到距地球180億公里之外，仍未飛出太陽系。“去年有新聞說旅行者1號抵達太陽系邊緣，這是誤讀。它只是抵達了日球層的邊界，是太陽沖擊波與恒星際沖擊波的交匯界，而不是太陽引力場的邊界。太陽沖擊波可達到距離太陽200億公里處，這只有太陽系邊界的千分之一，而太陽系的半徑約15萬億至30萬億公里。”歐陽自遠說，“按這個探測器的運行速度，2萬年都到不了太陽系邊界。因此，現在人類全部的深空探測都僅限于太陽系內，跟浩瀚宇宙沒有多大關系。”
嫦娥之思
這些做完之后， 才能考慮載人登月
中國探月工程一共布置了6顆嫦娥衛星。1號、3號、5號星需分別完成繞月、落月、月球取樣返地三大任務，2號、4號、6號則各為前述三個單號星的備份星。在1號已經功成身退，2號正在深空遨游的今天，擬定于今年下半年進行的嫦娥三號的發射，毫無疑問將吸引更多的目光。
“我國‘嫦娥三號’將首次開展著陸器和月球車的聯合探測。”歐陽自遠介紹說，與1號2號不同，嫦娥3號實際上有兩個探測器，一個是著陸器，一個是巡視器,也就是月球車。兩個探測器將一靜一動，聯合起來探測月球上虹灣地區那一小塊降落的地方。
“落”是第一關。在沒有大氣的月球上，降落傘是無用的，嫦娥3號要選擇平坦的地區，靠反推火箭發動機的反沖力，徐徐降落到距離月面4米的安全高度，再關閉發動機，自由落體。落地后，著陸器上將有一臺天文望遠鏡進行月基天文觀測，還有一臺極紫外相機用于監視地球的等離子體層的分布與變化情況，這兩種觀測都是別國沒有做過的。月球車將從著陸器上走出來，在月球上漫步。作為我國目前最高智能的機器人，月球車可以自主導航、選擇工作路徑、自動上下坡和避障。
“過夜”是第二關。月球上的一日一夜，相當于地球上的一個月。且晝夜溫差大，晝溫可高達130攝氏度，夜間則可降至零下180攝氏度。探測器如何度過長達半個月之久的寒冷長夜？“每到月夜，因為太陽能不能作為動力了，探測器就會休息。這時要用電池給所有儀器保溫，保證在整個月夜其溫度都在-40℃以上，太陽出來才可以喚醒它繼續工作。”歐陽自遠介紹，普通電池達不到這種要求，為了探測器的“月夜冬眠”，我國第一次使用了原子能電池來給著陸器與月球車保溫。“正在火星探測的美國好奇號火星車就是用原子能電池作動力，我們只是用原子能電池做保溫，用太陽能作動力。”月球車上也將攜帶很多儀器，其中測月雷達可以探測到月面之下100米左右深度的結構，這也是我國首創。
按計劃，在嫦娥3號之后，擬于2017年發射的嫦娥5號將選擇月球上的另一地區，在月球上打鉆取樣，并將樣本帶回地球。上世紀，前蘇聯的探月機器人三次共取回過300克月球樣品，美國實現了載人登月，取回近381.7公斤月球樣品。“我們的取樣將充分滿足各方面的研究需要，大約要取幾公斤。”歐陽自遠介紹，“上得去，落得下，回得來，通過嫦娥1號、3號、5號，把繞、落、回這些任務做完之后，才能考慮載人登月。”
中國人將在哪一年登月？
美國宇航局局長格里芬曾說：“假如中國人愿意的話，他們是可以在2020年登月的。”
航天科技集團的葉培建院士也曾公開發表過自己的觀點，認為載人登月的最好時機是2025年。中國科學院則曾在其公布的中國科技發展路線圖中提出，中國將在2030年前后實現載人登月，建立月球基地，2050年前后，具備載人登火星能力。
火星之謎
火星可以改造， 這是幾百年后的事
“建筑師們一開始可能會不太習慣在火星蓋房子：這里的重力太低了，建筑的結構和標準都和地球不一樣。但他們很快就會愛上這里，因為有無數在地球限于重力無法實現的創意可以在這里實現。”這是歐陽自遠在《再造一個地球》一書中描述的人類移民火星的遠景。
事實上，探月之外的第二條深空探測路線就是以火星為主導的太陽系探測。在探測火星的同時，還要探測太陽、小行星、金星和木星，以及木星的衛星，這將進一步加深我們對太陽系的了解。歐陽自遠透露：“我們即將開展這條線，并制定路線圖。”
火星距離地球最近點是5500多萬公里，最遠點超過4億多公里。“火星沖日”大約每隔26個月發生一次，這時地球與火星距離較近，可用較小花費和較短時間將探測器送往火星，人類的火星探測器一般都在此時發射。
到目前為止，火星是人類了解最多的地外行星，已有超過40枚探測器到達過火星。同時火星探測也十分坎坷，大約2/3的火星探測都以失敗告終。但作為太陽系最近似地球的天體之一，火星對人類有特殊吸引力，那里有類似地球的四季交替，也有和地球接近的每日時長。
“了解火星氣候、環境和外貌，有利于改造火星。月球建基地，可以學延安挖窯洞，既可以防御月球表面強烈的宇宙輻射和日夜溫差變化，又可以在密封的窯洞空間內建設一個適合人類居住的環境，因為月球環境不能改造。而火星有大氣有地下水，環境是可以改造的。當然這也是幾百年后的事情。”
歐陽自遠認為，隨著我國深空探測距離的不斷加大，對運載、能源、通訊、測控、材料、計算等各方面技術都會提出越來越高的要求，這帶動了我國各種高新技術的進步和突破，也培養和鍛煉出優秀的科研人才隊伍。“月球車的保溫問題，就迫使我們做出了原子能電池。而對整個太陽系的了解，也將讓我們更為清晰地理解地球的演化和未來。”
走出搖籃第一步
佘惠敏
地球是人類的搖籃，而我們終將離開自己的搖籃。深空探測，正是我們走出這個搖籃的第一步。
在太陽系這間小小的嬰兒房里，登上距離地球38萬公里外的月球，只是爬起來碰到搖籃邊沿。探測4億多公里外的火星，只是摸到搖籃外地板上的皮球。走到15萬億公里外的太陽系引力場邊界，也就剛剛碰到了房間門。
事實上，我們對于太陽系這間嬰兒房的認識仍然很初級。目前的主流觀點是：從核心到外圍，太陽系的領域包括太陽，4顆像地球的內行星，由許多小巖石組成的小行星帶，4顆充滿氣體的巨大外行星，充滿冰凍小巖石、被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區，在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽圈和依然屬于假設的彗星搖籃奧爾特云。
對太陽系這些大大小小天體，我們所知不多，設想卻很美妙。在月球表面沿赤道圍一圈“腰帶”，用太陽能發電為地球提供巨量能源；用月球上的大量氦3為核聚變電站提供動力；在小行星上開采并冶煉鉑等貴金屬；往火星移民定居；在外層空間建立太空旅游的天外別墅……
目前人類飛得最遠的探測器“旅行者1號”，要飛出太陽系這個房間門，還需2萬年；要飛到最近的隔壁房間——4光年外的比鄰星，需10萬年；而要飛出直徑為10萬光年的銀河系大廈，需25億年。
當然，也許并不需要這么長時間，技術的發展和突破會帶來后發先至的成果，旅行者1號很可能將成為遺忘在未來人類身后的古董。但無論宇宙多么浩渺，設想多么宏偉，人類對自身所處世界的認識，仍然只能從走出自己的搖籃開始。
