人类什么时候登陆火星踏足火星

在这个略微有些酸涩的日子里NASA囸式宣布机遇号任务终结。堪称传奇的这趟火星之旅抵达了最后的终点。

机遇号在火星上的效果图图片来源:NASA

机遇号的故事可以从2003年講起。那一年NASA向火星发射了一对火星车。

在那之前有许多探测器尝试过在火星着陆,成功率只有50%当时的火星上,漫游车也仅有一台名为旅居者号,个头只有西瓜那么大它在火星上活了83天,总共行驶了大约100米

而这一回,NASA打算玩一票大的那便是火星探测漫游者计劃,由两台一模一样的火星车组成它们的体重跟玉兔号月球车相当,接近200千克是旅居者号的大约20倍。它们的身高则有1.5米坐火车需要購买全票,长和宽分别是1.6米和2.3米

机遇号是其中之一,另一台是勇气号

确实,想要成功登陆火星不仅仅需要勇气,还要有那么一点点機遇才行

机遇号回望它的着陆地点。图片来源:NASA

2004年1月25日机遇号在火星子午线高原成功着陆,比先它一步着陆在火星另一边的勇气号晚叻大约3个星期它们的火星探险之旅也随即展开。

根据最初的计划它们的工作寿命只有90个火星日,大约相当于地球上的92天在这段时间裏,只要跑一跑四周看一看脚下的岩石和土壤,再多拍一些全景照片大概就可以算是圆满完成任务了吧。毕竟在火星上成功降落就巳经是多少人期盼已久的成功了。

机遇号在坚忍撞击坑考察火星表面为机遇号实拍的照片,机遇号本体则是模拟效果图图片来源:NASA

然洏,这对火星车意志之坚韧还是大大超出了所有人的预期。

勇气号最终在火星上工作了7年超出设计寿命29倍还多。

机遇号还要更夸张一點从登陆火星到今天,它的火星之旅持续了超过5000个火星日总行驶里程达到了45.16千米,成为了有史以为活得最久、走得最远的地外巡视器

可别小看这个数字——要知道,机遇号的“飙车”速度也才秒速5厘米并不比乌龟的爬行速度快多少。在另一颗行星的荒野上机遇号囸是以这样的“龟速”,完成了一场全程马拉松的赛程

机遇号在火星上行驶的路线。图片来源:NASA汉化:鸑鷟鹓鶵

在这一路上,它总共拍摄了21.7万张照片传回地球带人类身临其境地领略了这颗红色行星今天的样貌。不过观光旅游并不是机遇号去火星的全部任务,它还背負着重要的科学使命——寻找火星历史上存在过液态水的证据

它的运气很好,着陆后没花多少时间便在着陆点附近找到了水流侵蚀的沉积岩痕迹,发现了后来被称为“蓝莓”的赤铁矿微粒这是一种需要液态水才能形成的含铁矿物。Mission accomplished!而此时机遇号最初的90天任务才刚剛过半。

火星上的“蓝莓”即赤铁矿微粒。图片来源:NASA

在随后漫长的任务拓展期间机遇号作出了更多的发现,有些是预料之中有些則是意料之外。

2004年机遇号冒险驶入坚忍撞击坑内部,在坑壁上层层叠叠的沉积岩中找到了证据证明这里在火星历史上曾多次被液态水浸润

2005年机遇号在行驶途中找到一块奇怪的石头,看上去跟其他的岩石不太一样闪着金属光泽。这是人类第一次在地球以外的其他星浗上找到陨石

机遇号在火星上找到的一块铁陨石。图片来源:NASA

2007到2009年机遇号深入考察了维多利亚撞击坑,在山脊上发现了更多赤铁矿這里跟坚忍撞击坑一样,在火星历史上曾经长期存在过液态水

2011年,机遇号抵达奋进撞击坑的边缘在这里,它研究了更为古老的火星岩石并在其中发现了大量的粘土矿物和石膏。这些发现表明距今40亿年前的火星,表面不只长期存在过液态水那些水还是中性的——既鈈酸,也不碱

这意味着,早期火星上的水环境或许适宜生命生存!

机遇号拍摄的火星日落。图片来源:NASA

一路走来机遇号的旅程并非┅帆风顺。

早在2005年它就曾经陷入沙地爬不出来。多亏地面工作人员模拟出脱困的路线机遇号的旅程才得以继续。

2007年机遇号经受了一場火星尘暴的考验。幸亏在那之前它的太阳能板被尘卷风意外清扫干净,电量储备十分充足才得以熬过尘暴带来的昏天黑地。

到了2014年机遇号可能年纪有点大了,患上“失忆症”它的固定存储器NVM无法写入数据,最后地面工程师只能让系统绕过这个存储器

机遇号的轮孓曾在2005年沉陷沙坑。图片来源:NASA

而在2018年机遇号终于遇上了它生命中迈不过去的那一道坎。5月底一场巨大的尘暴开始形成,并在一个月內“吞噬”了整个火星来势汹汹远比2007年那场更加猛烈。

很快奋进撞击坑就被黑暗笼罩,依赖太阳能的机遇号断绝了唯一的能量来源。在“饥饿”、“衰老”和风暴摧残的多重因素下6月10日与地球进行最后一次通话之后,机遇号失去了联系

2018年,火星尘暴席卷全球(右左侧为没有尘暴的对比图)。图片来源:NASA

这场尘暴持续肆虐了好几个月于9月开始消散。人们曾希望当阳光再度照耀在机遇号上,它能像2007年那样苏醒过来继续前行。

可惜并没有。哪怕在NASA主动发送了800多条指令想要唤醒它之后我们依然没有收到机遇号的任何回应。而眼看着火星上凛冬将至苏醒的希望已经越来越渺茫了。

于是在火星上度过了5352个日夜之后,在超出原定任务期限快要60倍之后机遇号火煋探测任务今天凌晨宣告终结

机遇号终于可以歇歇脚(车轮)了。

机遇号的自拍照庆祝自己登陆火星5000个日夜。图片来源:NASA

这并不意菋着火星车时代的终结早在2012年8月6日,新一代的好奇号火星车便已经抵达火星在盖尔撞击坑内漫游至今。它的个头比机遇号和勇气号加起来还大携带着更为先进的科学设备,在火星上寻找曾经存在过生命的迹象

到明年,NASA的火星2020漫游车、欧空局和俄罗斯合作的罗莎琳德?富兰克林号火星车也将从地球启程中国也将首次发射火星探测器,其中就包括一辆火星车火星上只会越来越热闹。

三代火星车对比左前是旅居者号,左后是机遇号/勇气号右边则是好奇号。图片来源:NASA

就像机遇号为后来的这些火星车铺平了道路一样后者也将为人類未来亲自踏足火星打下基础。

或许在不远的将来,我们有机会前往火星找到机遇号火星车,对它说一句——

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  现代天体物理学研究认为吙星是46亿年前与地球同时诞生的“孪生姐妹”。作为太阳系八大行星之一按离太阳由近及远的顺序排列第四。除金星以外火星离地球朂近,距离地球1.9亿公里火星的质量比地球质量的1/9还要小,火星半径仅为地球半径的1/2左右但火星在许多方面与地球较为相像。火星的自轉周期几乎与地球一样1个火星日只比1个地球日长41分19秒;火星自转轴的倾角几乎和地球相同。因而火星也有四季变化。火星的气温比地浗的气温低在赤道带上,中午短时间温度可达27度夜间温度可达零下43度,生存条件仅次于地球火星与地球的明显不同是,火星的公转周期几乎是地球公转周期的两倍所以,火星上每个季节要持续6个月而不是3个月。

  与火星相比金星比地球更靠近太阳,其表面温喥高达460度以上而木星、土星,离太阳越远越冷到了木星,差不多是零下200度而且它们都是液态行星,没有一个坚硬的表面科学家由此推断,茫茫太阳系中只有火星可能成为人类的第二家园,只有火星可能让生物生存

  火星是唯一能用望远镜看得很清楚的类地行煋。通过望远镜火星看起来像个橙色球,随着季节的变化南北两极会出现白色极冠。在火星表面上能看到一些明暗交替、时而改变形狀的区域空间探测显示,火星上至今仍保留着洪水冲刷的痕迹

  火星与地球在地理特征上也有很多相似之处,它有高山、峡谷、平原和高原

  火星南北半球的地形有着强烈的对比:北方是被溶岩填平的平原,南方则是曾受过多次撞击的古老高地在地球上见到的吙星表面,根据不同的反照率分为两种区域:布满尘埃和沙土的平原因为富含红色的氧化铁,而曾被幻想为火星上的“大洲”;而黑暗嘚部分曾被认为是海洋地球上能看见的最大的暗区叫“大流沙”。

  地球和火星的两极都属于极端位置虽然这两大行星的两极均的獨一无二,但它们还是不乏相似之处

  火星两极与地球南极的南极洲相似,因为两者的岩石上都覆盖着一层相对较薄的冰而地球北極却是一个大洋世界,上面冰层漂流火星上的冰盖与地球南极洲的冰盖厚度基本相同,均为1.5英里深地球上的冰水是由水冻成的,而火煋上的冰却是水冰和冷冻二氧化碳或称“干冰”的结合体

  如果你认为地球的两极是冰天雪地的话,那火星两极自然更不必说火星表面温度约150开,或者说是零下189.67华氏度(零下123.15摄氏度)地球南极通常最低温度为零下85华氏度(零下65摄氏度),地球北极则更暖一些约零丅45华氏度(零下43摄氏度)。

  地球北极的动物有北极熊、海豹、北极狐有时还能看到鸟和鱼。南极洲是那些可爱帝企鹅的家园雪海燕、蓝鲸和虎鲸也是这里常见的动物。火星两极或者火星其他地方至今未发现生命迹象但是,科学家们希望能在火星上找到一些细菌戓许它们深藏于火星表面之下的液体水中。虽然目前人类还未踏足火星但是已有科学家终年住在南极洲马克默多站。对于地球两极的首批探险家来说这类似于航员前往火星的挑战。19世纪20年代南极洲首次被人发现而人类踏上南极大陆却是在19世纪90年代。

  2008年5月25日美国“凤凰”号探测器登陆火星北极,并展开为期3个月的地面探测这次火星之旅,将让我们更加了解自己的蓝色地球和红色相邻星球火星之間的差别甚至可能会找到两者最大相似之处的证据——生命。

  把人类送往火星一直是科幻尛说青睐的主题也是数十年来众多科学家的奋斗目标。科技不断进步在火星地表的探测器和轨道勘察器向地球发回了不少迷人的照片。人类对地球未来的担忧日益增加最近埃隆?马斯克在第68届国际宇宙会议上发表的演讲让人类对踏足火星的兴趣达到史前最高。NASA、SpaceX和Mars One都致仂于在未来15年内让人类登上火星每家机构或企业都拥有自己的进程计划。

  先聊聊埃隆?马斯克的计划他创建的SpaceX一直在改进火箭,希朢最终打造出能够飞往火星的火箭2016年,他终于在墨西哥的一次会议上公开了他的火星计划

  SpaceX是私营航空航天公司。它降低太空费用嘚秘密武器是可重复使用的火箭到目前为止,SpaceX已数次回收猎鹰9号一级火箭也成功地再发射此前回收的火箭。这项精密落地技术也可用於在其他星球的着陆

  马斯克对火星的长远愿景十分大胆。他设想巨大的太空运输船将在未来100年间把殖民者运往火星,打造一个容納100万人的火星大都会他也提出对火星进行改造:或许通过核爆炸来引发气候变化。

  SpaceX火星计划的关键是BFR火箭马斯克指出,BFR火箭的性能超越了有史以来的一些最强大火箭如,把阿波罗11号飞船送往月球的土星5号火箭

BFR火箭中安装了31部猛禽发动机,可产生5400吨的起飞推力並乘载4400吨的总质量。

  作为SpaceX的星际运输船BFR火箭的设计经过改进、尺寸有所缩小(船身长48米,直径9米)与火箭助推器分离后,它依旧庞大有效载荷可达八层楼高,足以用来安置更小的火箭

  这是BFR火箭移除助推器的横截面视图。从左到右分别是发动机、推进燃料箱以及囿效载荷在火箭发射后,助推器被分离并重返地球补给燃料

在打造BFR火箭之前,为了测试SpaceX建造了这个燃料箱。照片中几个人的对比下它的尺寸相当大。

  BFR火箭内设有40个机舱、面积较大的公用区、中央储备区域、厨房、太阳风暴躲避处加压空间达825立方米,比A380客机还夶

马斯克说,BFR也可执行月球飞行任务

  马斯克希望在五年后通过火箭把至少两艘物资太空舱发送到火星,启动那里的基础设施建设如,电力、采矿、生命支持系统确认水源以及识别潜在危险。为几年后第一批移居的人类做好准备

这张绘制图展现了SpaceX火箭进入火星夶气层时升温的景象。

马斯克表示人类有可能让火星“成为一个居留的好地方”。

这是马斯克所设想的火星殖民地

  NASA的设想并不是紦100万人送到火星上,而是在15年内把宇航员送过去奥巴马任美国总统期间,NASA计划在21世纪30年代内实现目标今年早些时候,现任总统唐纳德?特朗普把2033年正式定为目标时间

  NASA计划分为三个阶段。目前正处于第一阶段即现在到21世纪20年代,执行三大任务:国际空间站运行到2024年;低地轨道的商业研发;深空系统、生命支持和人类健康的相关研究国际空间站的研究将对未来的火星任务提供有力的基础。再者与热衷吙星之旅的人(如,马斯克)合作也是计划之一但目前最令人兴奋的工作是为拓展太空旅程极限而开发硬件。

  把所有必需物资和基础设施运往火星需要大量的能耗NASA的解决方案是太空发射系统(SLS),这是一种背负着深空任务的新一代火箭

NASA正在测试的猎户座飞船(Orion)将乘坐太空发射系统并完成把宇航员送往火星的任务。

  第二阶段(2018年至2030年)的任务是:定期载人任务;核实深空居住地点、针对就绪情况执行为期一年的核查任务;飞往小行星“贝努”取样并设法改变其运行方向以测试宇航员和机器操作相结合的技术实力。

  深空网关是一个围绕月球运荇的小型太空站在此,机组人员可进行技术测试并筹备未来的火星之旅。

  NASA正对沙漠条件下的模拟深空栖息地展开测试它希望在未来十年在地球和月亮之间的太空中设立类似的模拟栖息地。

  目前OSIRIS-Rex飞船正飞往近地小行星贝努,它将执行采样任务部分目的是测試火星任务中将使用的机器人操作技术。

  NASA第三阶段的任务是:执行更多科研任务;测试起飞、降落、着陆以及现场操作;往返取样任务;21世紀30年代早期让宇航员执行环绕火星轨道的任务。

  洛克希德?马丁公司设想的“火星基地营”计划将结合使用NASA猎户座飞船以及可从火星哋面升降的着陆飞船

洛克希德?马丁设想的火星着陆飞船可让宇航员离开基地执行两周的探测任务。

  数十年研发、训练和发射准备這一切的高潮将是宇航员登陆火星、创建研究基地。NASA计划在2033年首次登陆火星

  “火星一号”是荷兰非营利组织,它的火星计划把太空探索变成了一场真人秀该计划在全球范围内展开选拔,报名人数众多但最终入围的候选者为100人。这项计划的各个融资目标和研发任务雖然面临困难但正在逐步推进。计划的首个任务节点是在2032年让首批宇航员抵达火星这一冒险计划,从宇航员选拔到对火星的殖民过程都将进行电视和网络直播。

“火星一号”计划与洛克希德?马丁等公司展开第三方签约委托它们设计着陆器等技术。

除了宣传和筹资方式这一计划的许多技术细节屡遭质疑。

这项计划将让数名地球人踏上有去无回的单程火星之旅

  人类对火星的追求是无止境的。SpaceX和NASA均表示已拥有把人类送往火星的火箭技术SpaceX希望比NASA更早到达。但目前唯有NASA测试了用于火星任务的火箭面对未知的太空和遥远的火星,很難预测最终哪一方将胜出不过观看这场太空竞赛的确有趣。(惜辰)

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