星球研究所

2018年5月5日，美國加州范登堡空軍基地，宇宙神5號火箭搭載著一艘飛船沖出云層，怒火點燃了黑夜，光芒劃破了長空，飛船代表地球人啟程。

“進駐”火星

205個地球日之后，即2018年11月26日，它的核心船員——一位全副武裝的“地質(zhì)學(xué)家”，將在火星地表登陸，并把一根長長的探針刺入地下，火星內(nèi)部隱藏的秘密將被人類一一洞悉。這位“地質(zhì)學(xué)家”也因此得名“洞察號”，一個來自地球的機器人。

洞察號并非孤軍作戰(zhàn)，更多的機器人早已登陸多時，最早的一位于1971年到達火星地表，距今已近50年。只不過這些機器人有的已經(jīng)粉身碎骨，有的則深陷沙地、絕望求生，仍在堅持戰(zhàn)斗的少數(shù)也是飽經(jīng)風(fēng)霜。即便如此，它們?nèi)允乾F(xiàn)今人類在地外行星上最強大的機器人軍團——海盜1號、海盜2號、火星探路者、鳳凰號、勇氣號、機遇號、好奇號，無一不是戰(zhàn)績斐然、聲名赫赫。如果再加上數(shù)量眾多的飛掠和環(huán)繞火星運行的航天器，火星已是“人聲鼎沸”。

如此多的機器人前仆后繼、集聚火星，它們是在籌劃一件大事嗎？

火星的秘密

火星是離太陽第四近的行星，位于地球與木星之間。在肉眼觀星的時代，火星在地球的夜空中呈現(xiàn)出比周圍星辰更加顯著的紅色，中國古人稱其“熒熒如火”?；鹦堑哪恳暳炼冉?jīng)常發(fā)生變化，忽明忽暗，更為詭異的是，它還會在夜空中突然逆行，令人難以捉摸，火星也因此得名“熒惑”。

當天文學(xué)步入望遠鏡時代，1877年，意大利天文學(xué)家斯基亞帕雷利發(fā)現(xiàn)火星地表有許多線條狀的地貌，他稱這些線條為“溝渠”，但是狂熱的大眾更愿意相信這些線條正是外星智慧生命開鑿出的運河。延續(xù)100余年的“火星人”幻想，就此拉開帷幕。

到了航天時代，從1960年起，人類的探測器開始在數(shù)千或上萬千米處抵近觀察，一個更加真實的火星被呈現(xiàn)出來：它擁有太陽系最大最長的峽谷之一——水手峽谷，長約4000千米，深達7千米，橫跨大半個火星，如同被上帝之劍砍削而成；它擁有太陽系最高的山峰——奧林帕斯火山，高度超過2萬米，是珠峰海拔的2.5倍；更令人興奮的是，它還擁有寬闊蜿蜒的河床，流水曾在此奔騰而去，這意味著，看似荒蕪的火星曾經(jīng)有過濕潤的時光。人們禁不住好奇，這些水流是否也曾經(jīng)孕育出欣欣向榮的生命呢？

地球上的科學(xué)家也開始忙碌起來。他們在南極洲發(fā)現(xiàn)了一塊火星隕石，編號為ALH84001，其上有類似細菌狀的化石結(jié)構(gòu)，極有可能是36億年前火星上的生命遺存。科學(xué)界沸騰了，美國總統(tǒng)克林頓激動地在白宮南草坪發(fā)表演說：“如果此次發(fā)現(xiàn)被證實，它將是科學(xué)所揭示的最令人驚嘆的認知之一。”

但是，想要發(fā)現(xiàn)外星生命，僅僅在地球上大海撈針撿拾隕石或者遠遠地圍繞火星拍照，都是不夠的，我們必須拿到最直接的證據(jù)。最好的辦法就是——派人到火星上找。

“前輩”的開拓

因為公轉(zhuǎn)軌道的不同，火星與地球的最近端相距約5600萬千米，是地月距離的140倍，最遠端更是高達4億千米，是地月距離的1000倍。如此巨大的距離變化，造成地球夜空中火星亮度差異顯著，距離近則又大又亮，距離遠則又小又暗。同樣也是因為這種距離變化，才會讓火星“看起來”突然逆行。另一方面，在實際航行中，人類還沒有任何一個推進系統(tǒng)可以強大到讓飛船沿著火星與地球的最短距離行駛。我們必須沿著一條橢圓形的軌道，借助地球的公轉(zhuǎn)速度，將飛船“甩”到火星。軌道的一端與地球軌道相切，另一端與火星軌道相切——這便是著名的霍曼轉(zhuǎn)移軌道，1925年由德國數(shù)學(xué)家沃爾特·霍曼發(fā)現(xiàn)并命名。悲劇的是這條軌道長達4億千米，與火星到地球的最遠距離相當。通過霍曼轉(zhuǎn)移軌道去往火星，僅單程就需要6個月，比登月的4天長太多了。以20世紀人類尚顯稚嫩的航天技術(shù)，蘇聯(lián)和美國都不約而同地選擇了——機器人。

1971年5月19日和28日，蘇聯(lián)接連發(fā)射兩艘去往火星的飛船，分別攜帶火星2號、火星3號著陸器，以及兩輛只有4.5千克的機器人Prop-M火星車——它的雙腿由兩個滑板構(gòu)成，可以由無線電信號在地球上遠程操控，正前方的金屬條可以探測障礙物。如果登陸成功，Prop-M將成為漫游火星的第一“人”。1971年11月27日，在經(jīng)歷半年多的星際航行后，火星2號進入火星軌道，但此時的火星上，一場行星級的沙塵暴正在肆虐，風(fēng)速高達26米/秒，塵埃在大氣中彌漫不散長達1個月?；鹦?號著陸器以6千米/秒的速度一頭扎入風(fēng)暴中，還沒有來得及向地球傳回數(shù)據(jù)，便和Prop-M火星車一同消失得無影無蹤。它是第一個到達火星地表的人造物，雖然是以粉身碎骨的方式終結(jié)。

火星3號的情況也不樂觀，1971年12月2日，它在火星實現(xiàn)軟著陸十幾秒后，沙塵暴便摧毀了其通訊系統(tǒng)，從此它與地球失去了聯(lián)系。然而就在這十幾秒中，它向地球傳回了來自火星地表的第一張照片，照片中似乎是火星的地表與天空，但沒有任何東西可以清楚辨認。

科學(xué)的高峰有時是擦干眼淚后才攀登上去的。人類早期探索火星的任務(wù)，大約三分之二都失敗了，但火星始終有一種特殊的吸引力。1975年8月20日、9月9日，美國的兩艘飛船海盜1號、海盜2號滿載著各種儀器再次向火星進發(fā)。11個月后，海盜1號著陸器開始進入火星大氣層，地球上的NASA噴氣推進實驗室一片焦灼，沒有人知道它的命運如何。20多分鐘后，一張高清照片被傳至科學(xué)家面前——海盜1號“惡作劇”般地對著自己的腳墊區(qū)域來了一張局部“自拍”，自拍顯示它已經(jīng)安全抵達且成像系統(tǒng)工作良好。隨后，越來越多的圖像數(shù)據(jù)以光速飛向地球，伴隨著地球人的興奮、喜悅、驚訝，火星地表的真實面貌被展現(xiàn)出來：這是一個空曠、貧瘠、亂石遍布的世界，富含鐵元素的土壤因為氧化而顯得一片橙紅，連天空也被浮塵渲染，這就是地球人仰望了成千上萬年的紅色星球。著陸后的第8個火星日，海盜1號開始分析火星的土壤，3份樣品、3次實驗都檢測到了強烈的氣體釋放，這是生命存在的信號。第23個火星日，新的分析又表明，火星土壤中沒有任何有機物。矛盾，太矛盾了！與此同時，6400千米外業(yè)已安全著陸的海盜2號也在進行著類似的實驗，結(jié)果同樣矛盾。對火星生命的勘察陷入困局。

之后的海盜1號、2號著陸器繼續(xù)其他方面的研究。它們使用核能作為電力來源，直到1980年4月11日，2號著陸器才因電池故障失聯(lián)；1982年11月13日，一次軟件更新錯誤地覆蓋了天線指向軟件，1號著陸器也陷入了沉寂，此時它已經(jīng)工作超過6年。在很長一段時間內(nèi)，它都是火星地表存活最久的機器人，這一紀錄直到近30年后才被一位新秀打破。

“后生”可畏

1997年7月4日，一艘全新的飛船——火星探路者號登陸火星，這是一次新技術(shù)的全面預(yù)演。大型安全氣囊被應(yīng)用于著陸過程，氣囊以14米/秒的速度撞擊火星地表，第一次反彈高達15.7米，持續(xù)彈跳至少15次。當彈跳停止，安全氣囊排出氣體，再像蓮花瓣一樣打開，著陸器躍然而出。整個過程在數(shù)分鐘內(nèi)一氣呵成。

旅居者號火星車機器人也在此次登陸中首次成功釋放。它擁有自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，能靈活爬過巖石，前后輪獨立操控，可以就地轉(zhuǎn)彎。雖然個頭不大，體重只有11.5千克，但相比于之前固定不動的著陸器，卻更像是一個活蹦亂跳的地質(zhì)學(xué)家，可以四處漫游尋找有價值的圓卵石和礫巖——這都與水源密切相關(guān)。

探路者號工作了83個火星日之后通訊中斷，旅居者號也失去聯(lián)系。如果它沒有損壞，想必還在執(zhí)行人類提前預(yù)設(shè)的巡游任務(wù)，東看西逛。

2004年1月3日和25日，人類的火星造訪史上最著名的機器人“雙雄”出場了——勇氣號、機遇號在大型安全氣囊的保護下，相繼成功登陸火星。這是兩部雙胞胎火星車，每輛重達180千克，高1.5米、長1.6米、寬2.3米，攜帶全景相機、導(dǎo)航相機以及用于分析巖石、土壤的各種儀器，依靠太陽能電力，火星車可以180米/小時的速度行駛。著陸之后，它們立即展開搜尋，從巨石表層研磨粉末，仔細檢查土壤的微觀細節(jié)。2004年3月，科學(xué)家宣布機遇號在巖石中發(fā)現(xiàn)液態(tài)水存在的證據(jù)，數(shù)天后勇氣號發(fā)現(xiàn)了鹽層極有可能是一條古湖岸線的遺跡。兩輛火星車的設(shè)計任務(wù)時間都是90個火星日，而實際上它們的工作時長超過6年，它們曾拍攝下遼闊的火星地表全景，曾目睹火星“月亮”的升落交替，也曾回望地球。

2009年5月，奔波了5年多的勇氣號深陷沙地、無法移動，但它仍然通過對車輪攪出的泥土的分析，再次發(fā)現(xiàn)火星上曾存在水的證據(jù)。2010年3月，頑強的勇氣號用盡了最后的能量，終結(jié)了自己的一生。它的雙胞胎兄弟機遇號卻依然活力四射，一場風(fēng)暴恰好吹凈了太陽能電池板上沾滿的塵土，讓它煥然一新、電力充沛。它下深坑、爬高山、越沙丘、穿平原，四處敲敲打打，截至2018年5月8日，行駛總里程已達45.16千米，創(chuàng)造了地球外無人探測車的最高移動里程。從少年英姿到老驥伏櫪，機遇號還打破了海盜1號的紀錄，在火星上存活了14年，堪稱全宇宙最堅忍的“地質(zhì)學(xué)家”。

一代新人勝舊人，人類對火星的探索從不止步。2008年5月25日，鳳凰號著陸器登陸火星，并接連發(fā)現(xiàn)水冰、火星降雪。2012年8月5日，歷史上耗資最貴的火星探測項目——火星科學(xué)實驗室——將一輛巨大的火星車好奇號送上了火星。因為體型過大，安全氣囊無法承載，好奇號的著陸方式再次革新——一架天空起重機將它懸吊起來、緩緩下降。好奇號甫一落地，夾鉗即剪斷系繩，天空起重機隨即飛走。現(xiàn)在，遼闊的火星荒原都交給了人類蓬勃跳動的好奇心。它不需要食物不需要水，也從不感到孤單，甚至非常善于自拍。2013年9月26日，好奇號發(fā)現(xiàn)火星土壤中的水分高達1.5—3%，完全可以滿足未來人類移民的需要。2014年12月16日，NASA宣布好奇號在火星巖石中發(fā)現(xiàn)了有機物，這些都讓許多人相信我們正在接近火星生命的真相。

人類上場

近50年的火星地表探索，機器人戰(zhàn)功卓著?，F(xiàn)在，該人類上場了。NASA宣布將在2030年代把人類宇航員送上火星；SpaceX的埃隆·馬斯克更是大膽提出最早在2024年就會實現(xiàn)這一目標。而中國幾乎可以肯定，也一定會實施載人登陸火星的計劃。未來并不遙遠，以現(xiàn)今的宇航員首次進入太空時40歲的平均年齡計算，第一代火星人已經(jīng)誕生，我們有生之年，將親眼見證人類成為跨星球物種。