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人类离火星还有多远?加州理工博士告诉你

燕然 陌上美国 2020-10-28
陌上美国

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我有两个半月没有再写洛杉矶的疫情了,因为美国,包括南加州和洛杉矶的疫情起起伏伏,基本是胶着状态,加上开学前后,我都有很多具体的事务,不能脱身。


很快下周我需要在网上商量大学的开课事宜,而且从网上授课,大概又会有很多意想不到的曲折伴随着收获吧。疫情期间我们都练“皮实”了,这不,昨晚洛杉矶又来了一次4.8级的地震,南加州还有几处山火在烧,美国大选也已经有四个州开始了提前六个礼拜的先期投票了!


今天让我热血沸腾、希望同大家分享的内容是美国宇航局NASA对火星表面的探索。在我的三个孩子读书的洛杉矶哈佛西湖中学,我发动了两位中国、美国家长成立了一个科技俱乐部,今天请到了就在洛杉矶的、隶属于加州理工大学的NASA JPL实验室的火星表面探测项目经理,John Callas物理博士给我们做了一个精彩演讲,学校的物理老师、同学、家长听完了激动不已。


他谈到今年夏天即使在全球疫情期间,美国、欧盟、日本、中国、阿联酋都发射了火星探测器。



45年前,NASA首次送上火星表面“Viking”探测器,目的是寻找火星上是否有生命的痕迹,那时人类对“生命”的定义都没有现在深刻。45年后,地球上环境的恶化也提前了探索火星、甚至移民火星的需求,马斯克有一个愿景就是2025年实现人类飞往火星。



1997年7月4号,NASA的“Pathfinder”探测器着陆火星,它象一个微波炉大小,相比Viking进行的科学实验,Pathfinder更多是从工程学角度试验在火星表面如何软着陆。



同期的全方位空中照相可观察到火星上的高峰和低谷,火星的自转轴与地球的倾斜角度相近,所以火星上象地球一样四季分明,让人们猜想是否上面出现过生命。

从图上看,火星北端似乎曾有过大面积的水面。然而现在火星表面只有地球大气层的十分之一,即使有水也全部被太阳辐射分解成氢气和氧气了。



2004年,NASA将两个十倍大于"Pathfinder"的探测器"Spirit", "Opportunity"同时发射到火星对立的两面,后者发现了火星上确实存在过大面积水分的物理证明,因为陨石坑底部的石头有长期液体的水刻蚀的痕迹。这说明火星上曾经温暖又湿润,而且有充足的大气层,只有这样才能形成大面积的水面。






两个探测器Rover是靠太阳能驱动的,设计工作寿命是两年,将在火星上的冬季来临后因为阳光减弱、空气中大量灰尘堆积覆盖而慢慢缺乏能量、归于死寂。

然而它们大大超过人们的预期,连续工作了14年半,向地球发回信息。其中一个探测器的轮子失灵造成拖曳,刮出来的表层土壤下发现了含硅的能量物质,意外证明火星上曾经不光有水,还有能产生生命的能量,这个发现正好印证了“祸兮福所倚”、“失败乃成功之母”的道理。


这里还有一个催人泪下的故事。如果仔细看在火星上“行走”的Rover都有一个用来取石、压碎、分析石头成分的机械手臂,图上的机械臂有一面美国国旗,因为提供这个部分的机器人公司Honeybee正位于纽约曼哈顿。

2001年9月11日,不远处的世贸中心发生了恐怖袭击和爆炸,公司痛定思痛,从市府要来了世贸中心遗址的一片铝金属,做成了美国国旗加在登陆火星的机器臂上。

John特别讲到这件事的意义,他说他领导了17年的这个团队非常多元化,女性也占到一半,科学家和工程师用实际行动证明,我们可以超越人间狭隘的仇恨,将热情、动力、聪明才智投向造福全人类、探索未知世界的共同事业:“We could overcome the ‘hatred’ to do good for the whole mankind. (大意,我记笔记只能记下几个关键词)”


NASA迄今45年的火星探索还在进行中,2012年,“好奇号Curiosity”探测器又升空了,它不用太阳能而由核能驱动,着陆不用软包裹而用喷气着陆,机械臂能够钻孔取样,分析出复杂的有机分子成分。

上一代探测器可以找到火星上曾经存在生命的“物理”证据,现在可能找出“化学”证据了。



“好奇号”登陆火星时,是美国东部时间夜里两点,人们还是热情地聚集在纽约的时代广场上观看大屏幕上的实况直播。


今年的七月底,NASA制作的“坚持号Perseverance”火星探测器再一次成功发射了,我的一位北大同级同学在JPL参与这个项目,一直在佛罗里达为发射工作。

这个探测器上头一次装上了一个太阳能驱动的螺旋桨飞行器,如果成功将是人类第一次在地球以外的星球上起飞!

火星上的大气密度只有地球上的十分之一,然而地心引力也只有地球的八分之三。



从图上可以看出2020年的探测器比2012年的进步,还有一大飞跃,它自带一个核能驱动的返回器,收集火星上的样品后可以发射升空,把火星样品带回地球,这样我们可以更加深入地分析火星深层的生命痕迹。

火星的现在会不会是地球的未来?



地球到火星的旅行需要六个月的时间,所以“坚持号”登陆火星的时间将是2021年的2月18日,希望大家关注它的旅程,跟踪它的发现。

为了纪念今年全球疫情的影响和医护人员的贡献,NASA JPL特意制作了一块铭牌让“坚持号”带上火星。


这个牌子上,象征医药学的蛇形权杖托起地球,我们人类向往太空、探索未知的轨道从地球出发,向遥远的火星进发。


2020年,欧盟、日本、阿联酋的火星探索都使用了NASA的深度空间导航系统,NASA自己的火星探测计划持续了45年,前赴后继,再上层楼。

人类需要克服自身的仇视、隔膜,为整个人类谋福利。尽管有着各种困难,人类面对未知世界的探索依旧勇往直前!


【作者简介】燕然,北大物理系毕业,洛杉矶私校校董,纽约理工大学商学院教授。

(说明:文中采用网络照片和视频版权归原摄影者所有。文章微信首发公众号“赵美萍”。经作者和公号授权“陌上美国”转载)







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