□作者: George Musser
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且看NASA的漫游車如何苦斗火星上的險山惡水。
2004年1月3日太平洋標準時間下午8點15分，安置在保護艙內的“勇氣號”（Spirit）火星漫游車與星際母船分離，準備進入火星大氣層。數周以來，這次行動的工程師和科學家們把所有可能遇到的問題都考慮周全，不放過任何一處細節︰爆炸螺栓或許不能按時起爆；艙體可能被強風裹挾著猛撞到火星地面上；著陸器著陸時可能頭朝下腳朝天，被卡在岩石中無法動彈；無線電通信可能失靈。隨著最後時刻日益臨近，火星上突然刮起了沙塵暴，使上層大氣的密度減小。為了減輕這個影響，控制人員修改了降落傘的運行程序，讓它提前打開。在艙體進入火星大氣層之前8小時，項目副主管Mark Adler說，“我們將一個復雜的系統以極高速度送入一片陌生的天地。我很平靜，感覺準備好了。只能說這麼多，因為我對那里的情況並沒有詳盡的了解。”
這種事先就充分估計到各種風險的坦誠態度讓人放心不少。如果項目小組宣稱沒什麼可擔心的，那倒反而令人提心吊膽了。從1960年到2002年，美國、俄羅斯和日本進行過33次火星探測行動，其中9次獲得成功。就行星探測的標準來說，失敗率不算高得離譜︰最初33次月球探測行動只有14次成功。但是1999年那次葬送了“火星氣候軌道器”的失誤是不能容忍的︰有關方面先是忽視了把英制單位換算為公制單位，繼而在探測器逐漸偏離航線時沒能及時查出這個錯誤。就在“勇氣號”飛抵火星前一周，英國的“獵兔犬”二號著陸器一頭扎進火星大氣層之後，便杳無音信了。
美國航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的控制人員有個傳統，打開一袋花生希望有好運氣，是這麼做的時候了︰下午8點29分，“勇氣號”開始像流星一樣下降，準確地說這是確認信號抵達地球的時刻，而此時“勇氣號”已經在火星上著陸了，唯一的問題是它著陸時究竟是完好無損，還是已經粉身碎骨了。兩分鐘內，飛船挺過了大氣層的高溫峰值和最大g值。隨後的兩分鐘，降落傘打開，“勇氣號”駛出艙體。兩分鐘後，氣囊構成的氣墊充氣膨脹，控制人員則宣布，“我們收到‘勇氣號’在火星表面上彈跳的信號。”
控制室里歡呼聲四起，人們紛紛互相擁抱。但沒過多久，大家就嘀咕是不是歡呼擁抱得太早了點兒。無線電信號逐漸減弱成一條水平線。著陸程序設計小組負責人Rob Manning回憶說︰“信號消失了，這讓我們僵住了好一會兒。我盡量表現得鎮定些，這真讓人頭大。”他說，在那之前，“勇氣號”進入火星大氣層的過程看起來就像他們小組多次試驗中的一次。“只不過信號開始消失時，我才叫了起來‘啊呀，這並不是一次演習！’”
工程師們曾經告誡過︰“勇氣號”在停止翻滾之前，信號可能會消失10分鐘左右。翻著跟頭的著陸器不適合作為信號發射台。然而10分鐘過去了，仍然聯系不上，11分鐘，12分鐘。人們抱著臂，坐在椅子里打轉，嚼著口香糖。一條抖動著的細線掃過控制人員電腦屏幕的底部，這表示無線靜電噪聲。Manning說他當時盯著屏幕底部出了神，以至于那條線跳到屏幕頂端時他愣了一下才注意到。下午8點52分（著陸點當時的時間是下午2點51分），“勇氣號”宣布它平安到達火星。
“勇氣號”首席探測員的冒險之旅
科學家和工程師們就像繞過合恩角的水手，他們心甘情願地讓自己接受命運喜怒無常的擺布，只是出于一個理由︰希望了解地球上生命的來龍去脈，不管它們是獨特現象，還是宇宙過程中的慣例。“勇氣號”漫游車的科學儀器首席探測員Steve Squyres 17年來致力于登上火星。這位康奈爾大學的教授素有神童之稱，他完成（從碩士到）博士學位從頭到尾用了3年時間，1980年代他對太陽系中半數的固態天體都了如指掌，從木星的冰質衛星、金星的火山平原到火星的水侵蝕高地。但他逐漸覺得事業中缺少點兒什麼。
Squyres說︰“我們這行中真正的進展應該歸功于那些建造科學儀器、把它們安裝在飛船上，發射上行星的人。我曾參與“旅行者號”和“麥哲倫號”探測器的工作，但這些探測行動不是我構想的，我既沒有設計也沒有校準那些設備，只不過在最後釋放降落傘，收集一些數據後就溜之大吉，然後寫出一大堆論文。從許多方面來看，這可算是舒心愜意、令人滿意的干事業的方法。但我總覺得這是坐享別人的成果。只有這一次（這將永遠是僅有的一次，因為這個經歷既不容錯過，也不會重演）我希望自己參與一個項目，等它結束時我可以說，你知道，它的成功有我的一份。”
1987年，Squyres組建了一個小組，制造出一台攝像機向NASA申請，將它用于後來的“火星探路者”行動中。由于攝像機尺寸不合適，他的申請被否定了。他也參加了“火星觀測者”飛船的一個設備組。1992年9月飛船發射後不久，助推火箭點火，使它脫離地球軌道，航天飛行危機四伏的脆弱就此開始困擾著它。無線電信號銷聲匿跡了。Squyres坐在發射控制大廳里，雙手抱頭說著︰“我想我們可能再也找不到它了，我想我們可能再也找不到它了。”40分鐘後這艘飛船不知從哪里又冒了出來，但它在第二年抵達火星後又徹底消失了。
1993年，Squyres 和他的小組提出了另一套儀器的方案，但仍被NASA否定了。當他們正忙于為一個稱為“雅典娜”的大型移動地質實驗室制定方案時，突然爆出消息說在南極大陸發現的一塊隕石可能藏著火星古老生命的線索。這條消息掀起的火爆炒作給火星探索又注入了一劑強心針。1997年的“火星探路者”行動顯示了漫游車在火星上的功用，當年11月，NASA為“雅典娜”項目開了綠燈，Squyres成了170位科學家和600名工程師的頭兒。
兩年後，NASA丟失了“火星氣候軌道器”和“火星極地著陸者”。雖然Squyres小組並未直接參與，但這兩次嚴重挫折使整個火星探索計劃受到巨大震動。調查委員會認為，經費不足和過于自信，是這些事故的主要原因。根據調查結果，委員會追加了用于漫游車的經費，最終達到8.2億美元。經過重新設計並調整了重點以後，“勇氣號”及其孿生兄弟“機遇號”終于在2003年夏季發射升空。Squyres說︰“要想熬過我們所經受的種種磨難而挺下來，你必須天生就是個樂天派。要想對任何意外都有所準備，你也得天生就具有悲觀的見地。”
凍干的行星
隨著這兩艘火星探索漫游車（MER）會合在一起，火星科學經歷了一場劇變。1960年代和1970年代的“水手號”及“海盜號”探測行動揭示火星是一個寒冷、干燥、沒有生命的世界，但也蝕刻著往昔生機的遺跡︰有遠古遺留下來的精妙的河谷脈絡，中古時期的巨大泛洪河道。研究人員預計新的空間探測器對火星進行分析時，將會發現與水相關的礦物，如碳酸鹽、粘土及鹽類。
6年半以來，“火星環球勘測者號”及“奧德賽號”火星軌道探測器一直在尋找這些礦物，但基本上一無所獲。它們攜帶的儀器與倒霉的“火星觀測者號”攜帶的一模一樣。它們找到了橄欖石層，這種礦物應是受到過液態水的侵蝕。軌道探測器也觀測到了新近形成的沖溝，古老的湖泊沉積礦和海岸線，以及通常在液態水中形成的氧化鐵礦物——灰赤鐵礦（與紅赤鐵礦有別，後者又稱鐵銹）。火星上儲藏著大量的冰，並且有近代地質及冰川活動留下的痕跡。科學家們陷入了前所未有的迷惑之中。
領導“火星探路者”科學組的噴氣推進實驗室行星地質學家、火星探索漫游車小組成員Matt Golombek說︰“對于早期火星的環境與現在有多大差異的問題，有相當激烈的爭論。MER的確是首次嘗試登上火星表面，直接檢驗火星環境到底如何。”
“海盜號”規劃人員避險求穩的方針是出了名的，他們把兩艘著陸器發射到火星上最枯燥無味的地方。不過平心而論，如果你把35億美元、動不動就會翻倒的飛船送到幾乎一無所知的地方，你多半也會這麼做的。“火星探路者”的膽子雖然放大了些，但實際上也只是一次試驗飛行。除了希望研究盡可能多的各類岩石以外，Golombek小組對于“探路者號”在哪里著陸並不太在意。“勇氣號”和“機遇號”則是拜訪科學家們主動選擇地點的第一批著陸器。從軌道上觀察，“勇氣號”的新家——古謝夫環形山（Gusev Crater）看起來像湖泊沉積礦。它有細致的分層結構、三角洲沉積物以及起伏的台地，位于火星上最大的山谷之一——Ma'adim山谷的北端。“機遇號”的任務是尋找灰赤鐵礦，這種礦物集中在子午線平原（Meridiani Planm）。亞利桑那州立大學的行星地質學家Phil Christensen不久前曾考察過赤鐵礦露出地面的岩層地形，推斷這種礦物形成了平坦的薄層，看來子午線平原同古謝夫環形山相仿，也曾是湖泊沉積礦。
這些假說只有在火星表面上才能進行檢驗。例如，風無法刮走大于半厘米的砂粒，因此，發現較大的砂粒就將意味著火星上可能存在另外一種侵蝕物，或許是水。當赤鐵礦在湖水中而不是在比如溫泉中結晶時，這個化學反應常常與針鐵礦有關，漫游車上的分光儀可以覓到針鐵礦的蹤跡。隨著數據一點一滴地積累起來，漫游車將能幫我們逐步揭示火星與地球為何如此相似，又如此迥異。
站在火星上了望
在“勇氣號”成功登上火星之後大約3小時，即2004年1月3日太平洋標準時間下午11點30分，通過“奧德賽”軌道探測器的中繼，數據開始源源不斷傳送回來。以前的空間探索行動中，圖像傳輸速度比較慢，是一行一行跳出來的，就好像徐徐拉起另一個世界的大幕，對習慣了這種速度的觀測人員來說，“勇氣號”傳送圖像之快令人瞠目。第一批圖像剎那間就閃現在顯示屏上，古謝夫環形山簡直一下子就飛進了控制室中。
“勇氣號”的主攝像機安裝在1.5米高的立桿上，因此它看到的景象與你站在火星上看到的差不多，但對這些圖像仍然需要一個適應過程。康奈爾大學科學家Jim Bell從1994年起就一直在研制彩色全景攝像機(Pancam)。他說︰“通過我們做的所有這些測試，我明白通過漫游車的眼楮去體驗一個地方，然後又自己去觀察，你的感受是相當不同的。深度感差異非常大，因為你看到的是火星世界的平面投影，沒有任何東西可供人作參照物。火星上既沒有樹，也沒有消防栓。我們周圍能表明物體有多遠的線索，在火星上你一丁點兒也找不到。”
雖然如此，首批圖像仍給人一種別開生面的熟悉感覺，可以看到火星上的岩石、凹地、小丘和台地。航天工程師Julie Townsend說，“它的美麗與沙漠之美有異曲同工之處。這是一種空靈之美，一副沒有受半點干擾的美麗畫卷。”
[武曉嵐/譯 楊光/校]
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