◆ 火星探索史：始于战争，也始于爱 赵洋 人类对「火星人」的想象与飞往火星的尝试 火星上有「运河」，又有四季的变化，一年还和地球差不多，和太阳的距离也没那么远，所以可能存在生物。所以没过几年，就有一个著名的科幻作家，也是《离线科幻》里大书特书的乔治威尔斯写了一本书，叫《世界之战》，也叫《火星人入侵地球》。这本书跟「战神」有一定关系。 这本书1898年出版，正值英国和德国两强在争夺世界霸权，进行军备竞赛的时候，那时候军备竞赛的强度一点都不低于冷战时的军备竞赛。他把当时的国际关系和地缘政治投射到了地球和火星这两个星体上。 无独有偶，1938年（二战前一年），美国一个著名媒体人在哥伦比亚广播公司现场直播了一个广播剧。这个广播剧其实就是根据《世界之战》小说改编的，而且就是叫《火星人入侵地球》。这位媒体人用了情境导入式的方法，开场就是伪新闻报道，就像我们现在看电影的手提式摄影一样，只是那时候用广播。广播中说到许多地方都将覆灭，这引起了一百多万美国人的恐慌。那个时候大家都觉得要发生世界大战了。 直到20世纪50年代，美国人拍科幻恐怖片还认为主要的外星敌人来自火星，他们要和我们抢粮抢钱抢女人。其实那时候的美国人心中还暗藏着苏联这个敌人，只不过又一次投射到了火星上，投射到了「战神」上。
这是1976年美国的海盗号在轨道上拍摄到的一个地貌，传回地球之后，媒体和观众对着那些图像看：这是脸，这是眼睛，这是隆起的鼻梁。到了1998年，随着相机分辨率的提高，人们看到的已经没那么像人脸了。到了2001年，怎么看都不是人脸了。因为人的认知系统，人们习惯于把一些杂乱的图片辨认为类似自己的图形。火星人脸太有名了，在《火星任务》这个电影里，它还单独出现过一次。
这张人脸相貌很东方，像是一个佛像的面貌。 刚才说的都是不能直接到火星的情况，而是拿望远镜看，用肉眼看。真正太空时代到来后，1957年10月4号，苏联发射了第一颗人造卫星。没过三年，到1960年的10月，苏联发射了火星一号，很不幸失败了，其后又发射了火星二号，又没入轨，再次失败。前前后后，苏联、美国、欧洲、日本、印度，包括搭便车的中国，一共发射了大概60个火星探测器，60%都失败了。真正成功降落在火星表面的都是美国的卫星：海盗一号、海盗二号、索杰纳、勇气号、机遇号、凤凰号和现在的好奇号。 为什么那么容易失败？首先航天器要进入地球轨道，再变轨，再飞向火星轨道。第二关也很难，飞向火星轨道的过程中要进行轨道修正，这需要非常强大的深空测控网、测控能力，很多个口径几十米的天线来对准探测器，来发信号，因为要观测探测器有没有偏航。第三关，高速靠近火星后，要进行减速。反推火箭减速让它再绕火星运转，这是第四关，大部分探测器没有闯过第四关。第五关，减速了，再放一个小型探测器进入火星大气层，烧得都是白热状态。最后把防护罩打开，挂个降落伞下来，这是第六关。这个过程非常难以实现。 第一个能真正拍到火星样子的天文探测器，就是美国的水手四号。当时它距火星表面几千公里高速飞跃，没有减速，拍摄了21张黑白照片，这些照片只反映了火星1%的面貌，但科学家从这里面解读出了很多信息。后来美国一鼓作气又发射了好几个水手去探测火星。 不像现在有图像处理软件，当时科学家拼所有照片需要好几个月，而且还得把平面的照片贴到一个球体上，就像地球一样，现在借助软件很快就能做完。或者用网络的概念，把照片发到平台上，让网友帮你拼。 水手系列探测器有几个很重要的发现，比如它发现了太阳系最高的山——奥林匹斯山，从火星的平均海拔的零起点到山顶有20多公里，因为火星质量很轻，所以山会堆得很高。行星质量越大，山就越会因为自己的重力而崩塌。地球的极限是10000米，珠峰只有8800多米。水手系列探测器也发现了太阳系最大的峡谷——水手峡谷，美国大峡谷跟它比起来简直小菜一碟，水手谷的长度相当于美国的宽度。火星很小，所以可以想象火星的这个伤疤有多大。 在六七十年代，为火星探测画上一个休止符的，是美国的海盗号，就是拍到火星人脸的那个探测器，它是第一个成功软着陆在火星上的探测器。
这是探测器的自拍照，它用自己的科学仪器拍得。这也是第一张在火星表面的彩色照片，当时是1976年7月。这个角度选得够刁，一切我们想看的信息都有，还有美国国旗。当年海盗号的花费大概为10亿美元，相当于现在几十亿美元一个任务。它虽然是核动力的，但不太经用，用了一年就耗光了能量。 海盗号的主要任务，是探测火星的气体成分以及火星上的岩石，还带了仪器，以此来测火星适不适合生命生存，结果是不适合。 在这插入一个题外话，从海盗号开始，地外探测树立起了一个标杆——「行星检疫」。就像我们出国回国，要看看有没有带什么违禁的种子或者巴西龟。海盗号在组装的时候，工程师都穿着像SARS那时穿的全封闭防护服，海盗号就像是在手术室里组装的。每一个零部件的表面以及组装后的所有表面都用酒精擦过了一遍，最后把整体又放在一个「大锅」里面，高温消毒30分钟。这么做的目的是防止把地球上的微生物带到火星。一方面，要是带上去了，它测出来的结果不准，如果发现了生命迹象，没法确定是地球的生命还是火星的。另一方面，从生命伦理的角度来讲，给火星引入了外来生物入侵，对潜在的火星人来说是不公平的。 但是因为海盗号传来的信息不容乐观——火星是一片死寂，所以人们没那么热情了。从1976年之后再立项去探测火星的不多，从1977年到1996年美国一共发射了三个，都失败了。苏联发射了很多，全失败了。日本也发了，同样失败了。就这样，火星沉寂了20年。 沉寂的二十年后，人类的热情重燃
到了1997年，媒体对火星的希望又被点燃了，因为美国宇航局声称在南极找到一块陨石，这块陨石来自火星。为什么火星的陨石会在地球上呢？可能是有别的小天体撞击了火星炸出了碎片，最后飘到了地球附近，被地球引力俘获，而南极环境又特别适合保存陨石。他们把陨石做成切片，然后用显微镜去看，发现里面有一些微观结构，很像地球上同类岩石由微生物产生的微观结构。所以他们推断，有可能火星曾经存在过微生物，至少不要轻易排除这种可能。 正好美国又愿意去探测火星了。1996年发了一个，1997年发射的就是火星探路者，带了一个叫索杰纳的很小的火星探测车。这时候美国的想法变了，认为不要把鸡蛋都装在同一个篮子里，海盗号一个12.5亿美元（还是1976年的币值），万一发射失败，全砸了。每次火星「大冲」，也就是每26个月发两个。每一个都有单独的任务，有的是看火星的气候，有的是看它的生命，有的是看它的地质条件。这样坏了一个，还有其他的可以继续探索。后来又发了这些，整体宗旨就是更小、更快、更好、更省，多快好省。
海盗号的情况是：降落伞一点点减速，最后有一个反推火箭，离地面几米时，一反推，「嘭」，落在地上。万一反推火箭坏了怎么办？摔碎了的话，12亿就一下子没了。用一个正四面体的气囊，把探测器的平台和小车的平台包起来。没有反推火箭、降落伞，到了下面之后速度很高，伞绳便切断。气囊就像皮球一样滚在地上蹦跳，滚到哪算哪，哪里对他们来说都是新鲜的。等滚不动了，把气放掉，然后把正四面像金字塔一样打开，小车开出来…… 这在当时不仅是太空探索史上的一个大事件，也是互联网的一个大事件。当时NASA网站创造了同时有最多人在线浏览的记录，在1997年7月，这很了不起。 时间从1997年来到2004年，美国又发射了两个火星车，一个叫勇气号，一个叫机遇号。美国后来走群众路线，因为它花的都是纳税人的钱，要让纳税人开心，所以在全国征名。后来是一对从清华大学毕业的夫妇（在美国定居）的两个女儿中选了，他们女儿起的名字是勇气号和机遇号。
海盗号探测器没有轮子，它就算只坐在那里不动，核动力一年也会被耗尽。勇气号和机遇号从2004年开始，一个运行了7年，一个运行到现在还没有坏，它们靠的是太阳能。火星上还有尘暴，想象一下，在这个雾霾的情况下，家用汽车能不能用11年？所以它的技术非常先进。 近些年的好奇号在2012年着陆在火星上。它特别大，有850公斤重。我想特别介绍一下它的软着陆方式，就是第三种软着陆方式——天空起重机。因为它太重了，没法再装反冲火箭，也不能再用一个大气囊包住了，因此降落伞减速到差不多的时候，它在地上拍一下，气囊就碎了。用一个火箭平台，缆绳吊住它。火箭平台慢慢把它放在火星表面，感觉它到达火星表面了，绳子便切断，它用最后的燃料飞出去。所以说，美国短短二三十年火星软着陆的方式已经进化了三代，让我们叹为观止。
好奇号也做出了很多好玩的发现，包括发现了火星上有很多甲烷，甲烷是一个很重要的一个指示气体。火星上可能有生命活动才会有甲烷，当然它也发现有水流存在过的痕迹。 刚才说的都是无人火星探测和火星观测。历史上有一个载人火星计划，也跟战争有关。主角冯布劳恩是著名V2导弹的发明者，他是个浮士德式的人物。后来他忏悔，因为他用了很多犹太农工在地下室里给他装配V2导弹发射去伦敦，去炸那些可能解放他们的人。后来他被美国抓去研究美国太空计划。他说，我造V2导弹也是出于好心，只不过它们落错了地方，我本来想让它上太空，很不巧希特勒给我钱。所以，火星是这些聪明人的一个宿命。 在1952年，这时候他已经到美国7年了，二战结束也7年了，他无所事事，美国人也不想重用他了。苏联还没有发送第一颗人造卫星，美国还没感到自己有发射人造卫星的必要。他就跟一个大众媒体《科利尔》杂志（当时在美国销量非常好）合作，在上面系统地介绍了自己的火星远航计划。
十艘船有不同的分工，就好像当年哥伦布的船队、麦哲伦的船队远航一样，大家不是只靠一艘船。在地球绕地轨道上组装、集结，然后飞到火星。飞到火星后，七艘飞船在火星轨道上盘旋，三艘飞船降落在火星表面。我们注意到，降落在火星表面的飞船长得非常像现在的航天飞机。他的一个老师桑格尔就是现代航天飞机、空间飞机的发明者之一。当然，他们和钱学森那些人都还有关系，包括和中国前一阵的超高音速飞行器，都有千丝万缕的联系。 这个船队飞到火星之后，航天飞机降落，登陆火星的宇航员在火星上考察、生活一段时间之后，再乘坐飞船飞到轨道上和那七艘飞船汇合。那七艘飞船上有他们回到地球的给养、燃料等等。整个周期是26个月。 探索火星的三种模式 最后给大家介绍一下探索火星的三种模式。第一种是肯尼迪模式，就是用政治驱动，用热战或者冷战来驱动。
美国的一个军人宇航员在向美国国旗敬军礼。 我们从上面两张图中可以看出，这是多么赤裸裸的太空军事化。 这句太空战略宣言「谁控制太空，谁就控制地球；我们把人送上月球，能解决地球上的任何问题。」耳熟能详。举全国之力完成一个太空任务，这就是肯尼迪模式。 到了21世纪，这种模式可能不太管用了。这也是为什么在1989年老布什总统提出在20年之内重返火星。NASA一听，特别高兴，赶紧做预算，做了一个「90天计划」，90天之内拿出一个课题报告。钱不多，大概4500亿美元，只够五到七个人上火星， 然后冷战就结束了。1990年苏联解体了，美国也就没有把人送上火星的动力了。 第二个模式叫卡尔萨根模式，卡尔萨根是行星天文学家，他认为，探测火星这种公益性事业还是应该由大家凑份子钱一起做，欧洲出一点，日本出一点，中国出一点，美国、俄罗斯出一点。国际空间站就是以这个模式建起来的。但是它的不好之处就是受到地面政治的影响，俄罗斯人不断地把联盟号飞船的票价升高，美国的航天飞机退役了，所以票价从200万美元涨到1300多万美元再到6000万美元。但没办法，就是得坐俄罗斯的飞船上自己投资的国际空间站。这就是卡尔萨根模式的致命缺陷，在人类社会没有大同之前让这些国家几十年如一日地团结，去支持这样一个短期内看不到回报的项目是很难的。 第三个模式叫金里奇模式。金里奇是美国的一个国会议员，他是美国的右派，美国右派信奉自由市场经济，这种事情交给NGO，交给自由市场去办。美国私营企业确实很争气，私营空天飞机也造出来了，霍金、麦当娜都买了票，准备进行亚轨道飞行。 这就是所谓的现实版钢铁侠埃隆马斯克，他造的猎鹰9号火箭的推力堪比世界一流水平的运载火箭。一个私营公司，不仅富可敌国，技术也敌国。而且他们造的「天龙座」货运飞船也是第一个跟国际空间站对接的。马斯克的豪言壮语就是，有生之年一定要把人送上火星，他自己也有可能去火星。 这三个模式哪一个好？肯尼迪模式象征着战神的本来面貌，靠战争来推动。第二种靠爱来推动，是金星维纳斯的模式。第三种模式，企业之间有交锋有竞争，但是也有一种仁爱。 也很巧，演讲的今天是金曜日，金木水火土日月，中国七政又叫七曜，所以我们金耀日讲了讲火星。
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