天问一号成功发射火星会是人类的下一个家园吗?

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  4年前,2016年1月11日,中国首次火星探测任务「天问一号」正式立项。

  今天,2020年7月23日,「天问一号」搭载长征五号运载遥四火箭,在中国文昌航天发射场发射升空。

  这是中国人第一次自主探测火星,6个多月后成功抵达,我国将成为继美国、苏联/俄罗斯、欧洲、印度、日本后第6位「国际火星俱乐部」成员。

  顺利完成「环绕+着陆+巡视」三大任务后,我国将是美国后第2个实现火星着陆的国家。

  回想50年前,中国第一颗人造卫星「东方红一号」发射,中国人正式开启星际征途。

  50年后,中国航天科技已达到世界领先水平,嫦娥奔月、神舟飞天、北斗列阵……一代代运载火箭载着我们的航天梦升空。

  ▲中国深空探测已拉开帷幕,继人造卫星、载人航天后,探月工程五战五捷,中国首次火星探测任务「天问一号」完成将标志我国深空探测能力实现跨越式发展。摄影CFP

  从科学探索看,火星探测,是太空强国的重要标志,登陆火星,中国将跻身世界航天第一梯队。中国人,非去不可。

  从人类未来看,地球迟早濒临人类生存极限,火星是太阳系中人类最可能移民的行星。这是关乎人类生死存亡的终极问题,地球人,非去不可。

  这不仅仅只是一个科学命题,生存、竞争、探索、征服、幻想……欲望的引力来自外太空,更来自人类内心。

  ▲「天问一号」命名取自中国诗人屈原的名篇《天问》,问天地、问浩气、问乾坤。制图时差岛

  为什么要登珠峰?因为它在那里。为什么要去火星?因为它在那里。镌刻于人类基因中的好奇心,驱动着我们一次次奔赴星辰大海,而今又踏上茫茫宇宙的未知征途。

  中国人有能力飞得更远,我们也应该飞得更远。我们要探测整个太阳系,我们要向太阳系的星辰大海挺进,这就是我们的目的。

  我们期待着,200天后,当中国火星车第一次触摸火星表面,打开它深蓝翅膀那一瞬间,14亿中国人的热泪盈眶!

  时机难逢!每26个月等一次的「火星发射窗口期」是地球与火星距离较近,飞行最省燃料的时机,2020年7月正好是黄金窗口期,万一错过,又要再等2年多。

  ▲当火星跑在地球前面44°角时,探测器发射沿「地火转移轨道」飞6-7个月遇见火星,探测器被火星引力场捕获。这样的时机每26个月出现一次。制图时差岛

  中国首次自主火星探测任务,就要挑战人类航天能力的极限,一次发射完成「环绕+着陆+巡视」3大目标。美国人飞2次才能做完的事,中国要1次搞定。

  ▲按计划,环绕器将于2021年2月11-24日环绕火星运行,着陆巡视器将于2021年4月23日降落火星表面。制图时差岛

  至今,人类已发射44个火星探测器,成功率仅为43%,美国人有一个形象比喻:其难度堪比「从巴黎打一个高尔夫球,刚好落到东京某个球洞里」。火星也因此一度被称为「星际坟场」。

  2011年,中国首个火星探测器「萤火一号」乘俄罗斯飞船升空,因轨道调整失败而坠毁。这也坚定了我国完全自主探火的决心!

  从地球飞抵月球只需4天,飞抵火星最短也得6个月。拥有超强能力的运载火箭,是这场星际大穿越的关键前提。2016年,庞然大物「胖五」横空出世,终于让几亿公里的火星之旅梦想成真。

  从地球发一个信号去火星,光速奔跑也得23分钟,对探测器的自控能力要求极高。

  火星气候狂躁,沙尘暴一刮啥都看不见,着陆前7-8分钟,无法与地球取得联系,探测器要「完全独自」面对一切未知。这最难最惊险的环节被称为「恐怖7分钟」。

  水星、金星虽近却太炙热;天王星、海王星又太遥远寒冷;木星、土星充满气体,根本没法着陆;只有与地球毗邻的火星,结构、年龄乃至初期环境都相似,成为了我们最容易接近的行星。

  火星的一天有24小时39分钟,时间长度和地球相似,也有昼夜交替、春夏秋冬四季轮换,气温和其他行星比,还算勉强「温暖宜人」......

  火星与地球刚出生时有着相似的模样,40亿年前,它们一样是海洋世界。两姊妹在剧烈天体撞击中活了下来,却在随后几十亿年分道扬镳:

  ▲40亿年前,火星雨水充沛、生机盎然,北半球的海洋覆盖了火星表面1/5区域。

  曾经如此美妙的火星,为何走向与地球截然不同的命运?关于这个奥秘,人类的探究才刚刚开始。科学家推测,「太阳风」数十亿年吹拂让火星磁场消失,地貌发生了根本变化——火星死了!

  ▲火星比地球小得多,太阳风吹走大气层,磁场消失;还有一个说法是火星内部地质活动停止,内核冷却。总之,最终海洋蒸发,火焰熄灭,地表结冰…火星成了今天的样子。

  这是人类最关心的问题。人类「跟随水的踪迹」在火星寻找生命,结果仍未知。但毫无疑问,假如太阳系真存在地外生命,火星一定是最可能的那个!

  ▲宽阔的河流、泛滥的洪水这些早期景象至今有迹可循。2018年7月25日,《科学》杂志一论文称人类首次在火星直接找到了液态水——南极冰盖下存在一直径20公里的冰下湖。摄影NASA

  火星之所以呈红色,因富含铁的岩石「氧化」,就好比铁生锈了一般,当生锈尘埃漂到大气中,整个星球就红了。准确地说,是一种迷人的铁锈红。

  从1965年「水手4号」传回第一张火星照片,迄今,人类照相机已拍遍了99%的火星表面,绘制出极详细的火星全图,并试图拼凑它的过去。

  火星表面,最古老的诺亚纪地质,(41~37亿年前)占了总面积一半;而地球上同等古老的地质面积仅占1%。这意味着:人类有机会在火星上一睹太阳系诞生早期的样子。

  ▲水手谷因1972年发现它的NASA探测器「水手9号」而命名。长约4000多公里、宽约200公里、深约7公里。比地球第一峡谷雅鲁藏布江大峡谷更深,长度相当于从上海开车到拉萨。

  火星显著地貌多以希腊神线多座大型火山中最著名的!它最后一次喷发是在约2500万年前,盾形的火山口能装下整个伦敦。

  ▲冰盖下面是永久冻土(水冰),冰盖上面是二氧化碳冰(干冰)。夏季太阳照射,干冰层蒸发,水冰暴露出来,可供采掘。

  极地雪崩的白、流动沙丘的蓝、液态雪融水的灰、沉积层的褐色褶皱……火星地貌本身就是大地艺术。

  ▲在地球,空气散射光线让天空呈蓝色;在火星,散射来自红尘埃,天空呈橘色调。

  ▲日落时,太阳光被灰尘散射呈蓝色状。与地球相比,火星离太阳更远,太阳看上去更小了。

  对了,火星有两个「月亮」,幸运的话,能看见双日食。在火星上,「月亮」的安慰也是双份儿?

  ▲火星有两颗长得像土豆的卫星,但非常小,直径还不足月球的1%。当两颗卫星在太阳前经过时,就是双日食了。

  中国古人称火星为荧惑,是极凶兆;古巴比伦人称它是死亡之星;古希腊、罗马人用嗜血战神称呼它,这也是火星英文Mars的由来。

  ▲1877年,意大利天文学家斯基亚帕雷利绘制火星地图,意大利语标注的暗线Canali,被误会为英文Canal(运河)。「火星运河时代」成了20世纪初的大乌龙。

  甚至一度猜想,火星不仅有运河,还有火星人!科幻小说里的外星人,大多来自火星,这种奇妙想法左右了人类近100年。

  美苏的火星争霸,美国压倒性胜利。整个1960s,苏联8次探测一次都没成功。火星也成了苏联航天史的噩梦。

  ▲1965年,美国「水手4号」成为人类第一个飞掠火星的探测器,拍到第一张火星照片。

  冷战结束后,新一轮「太空争霸」开始,一场关于国家荣誉、金钱和人类梦想的竞赛,「登火星」成为彰显大国实力的最强符号。

  ▲2012年,美国好奇号火星车着陆火星表面,至今仍在火星上行走。摄影NASA

  21世纪,火星探测迎来全盛时代!迄今,人类共进行了46次探火任务,美国21次、苏俄19次、日本1次、欧洲2次、印度1次,中国和阿联酋的探测器正在赶往火星途中......祝它们好运!

  《火星探测60年》这是短短60年间人类向火星发射的环绕器、着陆器、巡视器(部分)群星闪耀

  ▲人类的火星车质量一个比一个大,技术功能一个比一个强,火星探测由表及里。制图时差岛

  一切并不停留于幻想,事实上,如何改造火星使它适应人类生存,已成了21世纪的热门科学话题。

  ▲这是国家地理杂志2016年推出的火星专辑,对火星地球化、再造大气层、物资能源获取等做了详尽分析。

  ▲2019年9月,美国Space X公司CEO马斯克放出他的火星移民计划,39页PPT在网络疯转。火星这个最高级竞技场,诸多亿万富翁正在加入。

  而今天,随着科技进步人类对火星的向往,更加激烈。好奇、开拓、雄心、冒险……火星成了21世纪最酷的流行文化。

  ▲《火星救援》马特·达蒙的土豆成了一个新梗。种菜、修车、急救...电影告诉我们,要成为一名合格的火星宇航员必须十项全能。

  设计师、旅行家也不甘示弱,无数《火星漫游指南》印刷精美,仿佛买张机票就可以来一趟火星旅行!

  从中国青海冷湖、甘肃金昌,到美国犹他州、亚利桑那州,再到约旦、冰岛…人人都想蹭一把火星热。

  印度人说:如果我们没有伟大梦想,永远只是伐木人和挑水工。——印度政府答复「世界1/3穷人在你们国家,为何不先扶贫」。

  主要参考资料:《火星全书》大卫·M.哈兰德 《火星》弗朗西斯·罗卡尔 《赶往火星》罗伯特·祖布林 《我们为什么要去火星?》斯蒂芬彼得拉内克 《火星探测的主要科学问题》欧阳自远《火星移民指南》诺伯特克莱弗特 《太阳系度假指南》奥莉维亚·科斯基 《太空旅行指南》尼尔·F.科明斯