9月17日,6名研究人员结束了旨在为人类登陆火星做准备的火星模拟生存实验;此前两天,为人类充当“火星之眼”的卡西尼号探测器结束了长达20年的使命,执行了自毁指令。然而,即便在这“小小”的太阳系中,人类的探测活动也只能说才刚刚开始——
星探

资料图:“卡西尼”号东方IC 供图

美国夏威夷莫纳罗亚火山北坡的火星仿真基地。 视觉中国 供图
1 来自14亿千米外的告别
9月15日,人类太空探索的“老兵”卡西尼号太空探测器以一道流星的耀眼光芒,向着远在14亿千米外的故乡地球道出了一声“再见”。
时间回到20年前。1997年10月15日16时43分,卡西尼号太空探测器从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,和它一起腾空而起的,还有一枚名为“惠更斯”的降落探测器——卡西尼号的命名源于17世纪意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼,惠更斯号则得名于17世纪荷兰数学家克里斯蒂安·惠更斯;卡西尼是土星四大卫星(土卫三、四、五、八)和土星环环缝的发现者,惠更斯则发现了土星环和土卫六“泰坦”。从命名可以看出,“卡西尼-惠更斯”号的使命是为人类探索土星这一太阳系第二大行星,包括环绕土星飞行,对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察等。
在发射7年后,长途跋涉35亿千米的卡西尼号终于进入环绕土星运行的轨道,开始了土星探测活动。2015年,卡西尼号“看见”了土卫二喷发的冰,依靠自身搭载的设备加以分析后发现,当中含有大量氢气分子和二氧化碳。二者存在的最佳解释是,它们由温暖海洋和海底岩层之间的水热反应产生,而这可以为深海微生物提供能量——就和地球数十亿年前诞生、孕育生命的环境非常相似。由此,土卫二这颗星几乎具备了生命所需的所有条件——水、有机物以及能量来源,那些微生物,或许就“藏身”海床之中!
土卫六拥有浓厚的大气层,成分与早期地球非常相似,科学家高度怀疑其上有生命体存在。为此,惠更斯号降落检测器于2005年1月14日降落在土卫六表面,对土卫六的大气和表面温度进行了直接观测,这是有史以来人造物体在距离地球最远的天体上着陆。
在“定居”土星系的13年间,卡西尼号执行指令超过250万条,飞行距离超过49亿公里,产生了635GB科学数据,拍摄照片超过45万张,依据以上信息,近4000篇科学论文获得发表。作为全人类的共同成果,“卡西尼-惠更斯”项目前后有27个国家参与,花费了39亿美元。
由于燃料即将耗尽,美国航天局(NASA)决定结束“卡西尼”的探测任务。同时,为避免对土卫二等可能存在生命的土星卫星造成影响,“卡西尼”结束“生命”的方式是冲入土星大气层,完全燃烧分解。今年4月26日,“壮丽终章”执行指令发出,卡西尼号根据指令调整轨道,连续22次在土星和土星环之间穿越。在最后一次椭圆形轨道旅行中,卡西尼号冲向土星,并直接在土星大气中取样,尝试帮助人类揭开行星形成和进化之谜。
北京时间2017年9月15日18点32分,土星探测器卡西尼号向着14亿千米外的故乡地球发出最后一个讯号(因为距离原因,地球人在83分钟后方才收到该信号,即19点55分)。
2 “火星归来”的6个人
不久前的9月17日,一支由4男2女共6名成员组成的“火星模拟生存团队”在美国夏威夷结束了为期长达8个月的“火星生活体验”,“重返”地球。
从今年1月开始,参加“火星模拟生存”的6名研究人员来到位于夏威夷莫纳罗亚火山附近的一个火星仿真基地,这里没有动物、植被稀少,跟火星的地貌环境相似。整个实验力求从居住环境和补给等各个方面全方位模拟火星生存环境:6个人的工作和生活都在一座直径11米、高6米、总面积100多平方米的小型圆顶密封建筑物内,这座建筑物内没有外界新鲜空气进入,但可以回收利用室内空气;每名成员在屋内都有各自的小房间,配备一张简易床与一张桌子;所有成员在项目期间基本只能食用冻干食物和罐头制品,食物配给很长时间才有一次,并且十分有限;在模拟的火星之旅中,他们与外界的联系方式只有电子邮件,而且还有20分钟的延迟——这是信号从火星传输到地球所需的时间。
如果在室内呆闷了,项目成员也可以出门“放风”——不过后者也不见得就轻松多少。尽管室外试验场地没有模拟火星表面的失重效果,但来到室外的团队成员还是必须穿着氧气有限且十分沉重的宇航服,并与其他成员一起行动。
事实上,类似的火星生存实验已经不是第一次。
美国航天局(NASA)计划在2030年左右把宇航员送入火星轨道,2039年派人登上火星。但以现有技术,人类往返火星耗时预计长达1年到3年,而目前宇航员在国际空间站通常仅停留6个月。为了给耗时更加漫长的“火星之旅”做先期准备,NASA从数年前开始在地球上模拟太空旅行,此前类似实验已经进行过4次,其中2016年8月结束的第4次实验时间最长,共计一年。
在实验过程中,团队成员需开展包括地质调查、绘制研究图纸和维护住处等模拟火星生活的常规任务。此外,研究人员还设计了很多突发事件来考验团队的凝聚力和应变能力。比如突然告知团队成员,他们的居所将遭遇致命辐射冲击,需要在室外紧急寻找临时庇护所等。
除了设置生存技能方面的挑战,该项实验的另一重要目的是测试在远离地球的封闭环境中,缺乏与更多人接触的情况下,宇航员心理会有什么变化。曾参与该项目的美国人特里斯坦·巴辛思韦特说,他有时感觉“无聊得要命”,而这种感觉会让人变得极其敏感、情绪化,“别人做的一些小事,放在平时你根本就不会留意到,但在这儿,你会想把他们绊倒在楼梯上。”
3 依然陌生的“七兄弟”
到目前为止,人类对太阳系中的“兄弟行星”们还非常陌生。
在除地球之外的太阳系七大行星(按距太阳由近及远排列:水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星)中,由于火星距离地球最近,且对人类而言,其气象、地理条件优于其他行星,因而成为眼下人类了解相对最多的地外行星。尤其是在2008年6月20日,美国航天局(NASA)的“凤凰”号火星车在火星上发现有水存在的确实证据后,探索火星、登陆火星、乃至移民火星似乎不再是完全不可想象的天方夜谭。但事实上,即便是离地球最近、貌似最“友善”的火星,对当前的人类而言也依然满是未知与挑战。单就火星上的“水”这一点来说,直到现在,围绕其发源、丰度和历史都还存在争议,科学家仍然难以充分解答“火星上的水都去哪里了”这一问题。从温暖到极寒,从潮湿到干燥,这其中的转变究竟是如何发生的,或许要人类踏上火星的土地之后,才能真正理解。
除火星外,“卡西尼”为之耗尽“毕生心血”的土星也是目前人类地外行星探索的一个重镇。在卡西尼号之后,NASA科学家正在推进下一阶段土星探测任务。据了解,这一名为“新边疆”的土星探测项目将制定“俄亥阿诺斯”计划,旨在对土卫六表面及地下海洋环境,从土卫六轨道上空实施一系列勘测。其中,正在研发中的土卫六烷烃海洋航行探测器将会收集可能存在的生物学信号。此外,存在生命迹象的土卫二也将成为另一个研究重点。同时,NASA计划在2020年向另一颗气态行星——木星的卫星欧罗巴发射轨道飞行器和着陆器,他们相信那里存在一个可能适宜生命存活的全球性海洋。
在地球靠近太阳的一侧,水星和金星由于距离太阳太近,其表面高达四五百摄氏度的高温,使得现有的人类探测仪器难以在其上正常工作。此前,美国曾两次探测水星,日欧目前也正联合开展水星探测器的研发工作。对此,有科学家指出,正因为水星和金星比其他行星更接近太阳,因此才更有必要努力对其展开探索。此外,由于距离地球太远,目前人类还没有专门展开针对天王星和海王星的大规模探测工作。



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