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马斯克:80年后,100万人会成为“跨行星物种”,在火星上繁衍

造就 · 2020-09-24
太空探索、航天科技,在追寻人类两大终极命题的时候,也为所有人准备了一个充满希望的未来。

编者按:本文来自微信公众号“造就”(ID:xingshu100),36氪经授权发布。

人类从未停止过对未知的开疆拓土,也从未停止过对自我的探寻。从有历史记载开始,这两大命题从未离开过我们的视线。

而太空探索集这两大命题于一身——我们从哪里来?我们要到哪里去?

太空探索看似遥远,实际上,每一个人的生命中不也一样,不停的在追寻着未来,同时也在叩问自己。

而火星两极有干冰和水冰随着季节此消彼长,火星曾经有河流和咸水湖,火星曾经也很温暖,火星也许曾经存在生命。

火星北极地区的冰盖

这个邻居,藏着我们的过去,也可能预示着我们的未来。

作为太阳系的第四颗行星,火星是一个尘土飞扬,寒冷荒凉的世界,大气层非常稀薄。火星的体积仅是地球一半以上的大小,重力只有地球的38%。

火星绕太阳转一圈的时间要比地球长,因此,火星上的一天比地球上长40分钟,一年大概有687个地球日。

「 为什么要进行火星探索 ?」

火星是我们在太阳系中探索最多的天体之一,也是我们发送火星车(又叫巡视器)到地表探测的唯一行星。

这颗星球上有四季之分,而且还有气象、极地冰盖、峡谷和死火山,种种迹象显示,火星曾经充满活力。从血红色的神秘外表,到承载生命的潜力,火星数千年以来一直吸引着人类不断地进行探索。

Echus峡谷,位于火星赤道以北地区

被认为是火星上最大的水源地之一

在过去的一个世纪,我们对火星各方面的了解都表明,这颗星球曾经完全有能力支撑生态系统。尽管火星的体积较小,但其陆地面积也大致等于地球各大洲的表面积,这意味着,至少从理论上来讲,火星拥有等面积的可居住区域。

不幸的是,火星现在被包裹在稀薄的二氧化碳大气中,无法维持地球上的生命形式。

火星的外表

如今,当科学家们仔细研究火星地表时,他们发现了分支流河道、河谷、盆地和三角洲,这些无疑是早期流动液体产生的地形特征。这些观察结果表明,火星可能曾经拥有覆盖其北半球的广阔海洋。

这颗星球经历了巨大的变化,曾经像地球一样的世界变成了如今尘土飞扬的干燥外壳。现在的问题是,到底发生了什么?这些液体去了哪里?

火星探索可以帮助科学家们了解彻底改变行星环境的重大气候变化,还可以寻找生物特征,以揭示火星过去是否存在丰富的生命形式,以及现在是否仍然存在。

而且,我们对火星的了解越多,将来的某一天,我们就越能更好地装备自己到火星上生活。

「 火星探索近况一览」

自上世纪60年代以来,人类已发射了数十枚探测器来研究火星。早期的任务是定点飞越,探测器在靠近火星时疯狂地拍摄照片。再后来,探测器进入到了火星周围的轨道。近些年,着陆器和巡视器能够登陆火星地表了。

将探测器送往火星很难,登陆火星地表更是难上加难。

火星稀薄的大气层使着陆变得复杂和棘手,超过60%的尝试均以失败告终。迄今为止,美国的探测器成功地进行了八次着陆,是唯一在火星地表着陆并运作的国家。

美国航天局的火星2020探测车进入即将完工

该探测器将是行星探测史上第一个

能够在着陆过程中精确地重新定位着陆点的航天器

美国宇航局(NASA)

◎ NASA成功发射水手4号(Mariner 4)探测器,是早期火星探索任务的亮点之一,该探测器于1965年7月飞越火星,在任务期间传回了第一张火星外表的特写照片,呈现给人类除地球之外的陌生世界。

水手4号(Mariner 4)探测器

水手4号在距离火星最近的时候拍摄的火星表面照片

◎1976年,NASA将维京1号(Viking 1)和维京2号(Viking 2)送上了火星,两个探测器分别在相距4000英里的两个地点着陆,在1982年之前一直向地球返回火星的图片。

第一张由Viking 1拍的火星地表全景照片

两个探测器还在火星土壤进行了生物实验,检测火星是否存在生命迹象,但目前尚无定论,科学家们仍然对如何解释数据持不同意见。

◎1996年,NASA发起了“火星探路者”(Mars Pathfinder)任务,第一台可自由移动的“旅居者号”(Sojourner)火星车成功着陆。

火星探路者号着陆器传回的图像被拼接在一起形成的全景图

登陆之后,“旅居者号”火星车部署了一个小型气象站,用立体摄像机扫描周围环境,并检测了岩石和土壤的成分。

◎它的继任者包括“勇气号”(Spirit)和“机遇号”(Opportunity),这两台火星车的探索时间比预期的要长得多,在本世纪10年代被沙尘暴摧毁太阳能电池板之前,它们总共向地球返回了超过100,000张的火星图像。

在被困在沙里之前,勇气号火星车已经运行了7.7公里

之后它在原地又工作了一年

现在,NASA有两个探测器正在火星表面活动:“洞察号”(InSight)正在探测火星内部,并且已经发现火星地表会周期性地发生地震。

◎2012年发射的“好奇号”火星车仍在盖尔陨石坑(Gale Crater)附近徘徊,除了拍摄超凡脱俗的自拍照,还研究古老湖床中的岩石和沉积物。

◎2020年7月30日,NASA向火星发射了下一代“毅力号”火星车。“毅力号”是一款大型的六轮火星车,配备了一套精密的仪器。

届时,“毅力号”将在杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)着陆,这是古代三角洲的所在地,早期的生命形式很可能在这里繁衍过。

回到地表后,“毅力号”将研究火星的气候和天气,测试可以帮助人类在火星上生存的技术,并从数十种岩石中收集样本带回地球。

欧空局(ESA)

欧空局(ESA)的首次火星探索之旅始于17年前。2003年6月2日,ESA发射了耗资3亿欧元研制的火星快车号(Mars Express)探测器。

迄今为止,该测探器几乎已经对火星的所有表面采集了图像,并继续返回大量的科学数据,包括火星过去存在潮湿环境的证据。有水的地方,就意味着可能有生命。

火星快车号探测器

在过去的十年中,ESA和Roscosmos(俄罗斯国家航天公司)一直在合作执行一项名为ExoMars的任务,旨在发射一系列探测器弄清火星曾经是否存在生命。

该任务分为两个阶段,第一阶段于2016年成功实施,二者联合发射了重达3.7吨的火星微量气体轨道探测器(ExoMars Trace Gas Orbiter,TGO),绘制出了火星表面最上层的氢原子分布图。

第二阶段将发射一枚巡视器,以著名化学家罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)的名字命名,目标是开采火星地表,寻找生命迹象。

该巡视器原计划于2018年发射,后被推迟到2020年7月。根据外媒最新报道,由于关键测试尚未完成,任务将推迟到2022年。

“罗莎琳德·富兰克林”号火星车组装完毕

2020年3月12日,欧空局局长简·沃纳(Jan Wörner)在新闻发布会上对记者说:“尽管我们真的非常接近准备就绪,但我们不能偷工减料。”

他说:“如果今年发射,那么一些必要的测试就没法完成了。这是一个非常艰难的决定,但我相信这是正确的。”

苏联

苏联在1960年至1988年之间发射了一系列探测器来研究火星。总的来说,其中一些任务取得了部分成功,而其他任务都失败了。

上世纪60年代,苏联至少进行了7次火星探索任务,然而均以失败告终。这些探测器要么在发射过程中遇到故障,无法离开地球轨道,要么在去往火星的途中遭受毁坏。

1971年,苏联分别发射了火星2号和火星3号探测器。火星2号不幸坠毁,火星3号的着陆器登陆火星地表后仅仅过了大约20秒,还没能发回一张完整的照片就永远与地球失去了通信联系。

苏联在1991年底垮台。俄罗斯政府试图继续执行苏联在解体前制定的一系列火星探索计划。在此期间,俄罗斯加大了与美国、欧洲和其他国家合作的力度。

苏联在火星探索这方面可谓是噩运连连,俄罗斯似乎继承了这一点。

1996,俄罗斯发射了火星96号探测器,这是自苏联解体以来的首次星际飞行任务,但该探测器未能离开地球轨道,不久后坠入太平洋。

2011年,俄罗斯福布斯-土壤号(Phobos-Grunt)探测器发射升空后一切顺利,但此后出现探测器的推进装置没有点火的问题,导致其变轨失败。

福布斯-土壤”任务失败后,俄火星探测开始重视国际合作

阿联酋

2020年7月20日,阿联酋“希望”号探测器在日本种子岛太空中心(Tanegashima SpaceCentre)由 H-IIA运载火箭发射成功,开启了任务周期为一个火星年(约为687天)的探索任务。

“希望”号探测器预计于2021年2月抵达火星,届时正值阿联酋建国50周年庆。“希望”号探测器将研究火星的高层大气,并监测两年之内火星的气候变化,绘制不同季节的全球气象图。

阿联酋希望号火星探测器

搭载日本 H-2A 火箭 42 号机发射升空

据阿联酋《海湾新闻报》报道,“希望不仅仅是一个词,它已经成为一枚探测器,承载着我们对火星和其他星球的雄心壮志。”

中国

2020年7月23日,在中国海南岛东北海岸的文昌航天发射场,“天问一号”探测器搭乘长征五号遥四运载火箭顺利升空,这是中国进行火星探索的首次尝试。飞行2000多秒后,探测器成功进入预定轨道,开启了火星探索之旅。

“天问一号”载荷超5吨,是迄今世界最大的行星探测器,由环绕器、着陆器和火星车组成,预计2021年2月左右到达火星轨道。

中国这次火星探索任务将同时实现对火星的“环绕、着陆、巡视”3个目标,即一次性实现绕、落、巡三大计划,将对火星表面形貌、土壤特性、物质成分、大气、电离层、磁场等进行科学探测。

“天问一号”发射时的壮丽场景

澳大利亚昆士兰科技大学的天体生物学家大卫·弗兰纳里(David Flannery)表示:“这是一个由科学驱动的雄心勃勃的使命,代表着中国航天计划取得的的重大进展,他们应该为此感到自豪。”

「未来火星探索的方向」

毫无疑问,所有这些探索活动都为将人类送往另一个世界奠定了基础。NASA提出了太空探索时间表,计划在2030年代开展一系列的载人火星探索任务,实现火星登陆。

目前,NASA研发出的Orion太空舱已于2020年3月通过了全部测试,标志着阿耳忒弥斯计划(Artemis program)迈上了新的台阶,该任务的目标之一是使美国男宇航员往返火星。

研发和测试阶段的Orion太空舱

诸如SpaceX之类的私人太空飞行公司也跻身火星探索之列。

SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)曾多次表示,人类要生存下去就必须成为“跨行星物种”,他正在执行一项计划,在本世纪末之前将一百万人送到火星上生活。

埃隆·马斯克的计划是将人类送至火星乃至更远的地方

很快,人类可能最终会以某种方式知道,我们邻近的这颗行星曾经是否有生命存在,以及我们地球上的物种在另一个世界是否有未来。

我们迈向深空的步伐不会停止,火星之后,还有木星、海王星……也许有人会问,如此大量的投入,只为寻找一个不确定的目标,值得吗?事实上,航天科技的发展早已悄悄的改变着我们的生活——

“太空服之父”唐鑫源利用高分子吸收体,为航天员解决了排泄问题,发明了吸水1400毫升的纸尿片。后来,它走进了千家万户,变成了我们熟悉的尿不湿;

太空医学的外层覆膜技术,被开发成一种喷发定型摩丝。

为了让航天员在太空中补充维生素而发明了冷冻脱水蔬菜技术,现在最常见的就是方便面的蔬菜包。

冷战时期,美苏两国的航天科技水平节节攀升。从两国层面上来讲,这是大国博弈,军事威慑,但在冷战结束后,大量的航天、军事科技得到了极大地释放,为下一波经济发展提供了长足的动力和基础。

今天,我们正处于一个充满不确定性的世界,太空探索、航天科技,在追寻人类两大终极命题的时候,也为所有人准备一个充满希望的未来。

文章参考

[1]https://solarsystem.nasa.gov/planets/mars/overview/

[2]https://www.nationalgeographic.com/science/space/space-exploration/mars-exploration-article/

[3]https://www.nationalgeographic.com/science/space/space-exploration/mars-exploration-article/https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/Europe_to_Mars_and_back

[4]http://astro.if.ufrgs.br/solar/sovmars.htm

[5]https://www.theverge.com/2020/3/12/21176384/european-space-agency-russia-rover-delay-exomars-testing

[6]https://www.bbc.com/news/science-environment-53394737

[7]https://www.nature.com/articles/d41586-020-02187-7

[8]https://www.nationalgeographic.com/science/space/space-exploration/mars-exploration-article/

编译 | Gabrielle

编辑 | 王锐

版面 | 牛洁

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