俄拟实施黑马计划欲在火星卫星建基地 _火星

火卫一（左）和火卫二表面差异很大据美国《探索》杂志报道，俄罗斯的“Fobos-Grunt”任务可能为在火星的怪异卫星——火卫一“弗伯斯”上建造人类第一个永久性太空基地铺平道路。对于俄罗斯航天人来说，火星带给他们的只有厄运。自1960年以来，俄罗斯共向火星发射了20颗探测器，所有这些探测器要么最终以失败告终，要么遭遇严重的技术问题。利用“Fobos-Grunt”这个探测器，俄罗斯将执行有史以来最为雄心勃勃的无人太空任务，并试图让好运降临到自己头上。火星探索的理想前哨俄罗斯此次选定的进军目标并不是火星，而是火卫一“弗伯斯” 。“弗伯斯”是火星两颗小卫星中体积较大的一个，也是绕火星运转的最为怪异的天体之一。据悉， “Fobos-Grunt”(在俄语中意为“弗伯斯土壤”)不仅要在“弗伯斯”上着陆，同时还要在表面采集一些样本并送回地球。了解“弗伯斯”能够让我们获得大量有关太阳系早期历史的信息。“Fobos-Grunt”任务首席科学家、莫斯科太空研究所的亚历山大?扎克哈罗夫(Alexander Zakharov)表示：“它可能为我们提供有关地球卫星以及其它行星卫星形成的线索，同时了解小行星撞击在影响多岩类地行星方面扮演的角色。”更为重要的是，此次太空任务能够为制定创新性的火星探索甚至“拓殖”计划打下良好基础。“弗伯斯”与我们的月球截然不同。它是一块形状酷似马铃薯的巨石，大小只有12英里(约合19公里)×17英里(约合27公里)，颜色几乎和煤块一样黑。“弗伯斯”的“统治者”是一个直径6英里(约合10公里)名为“斯蒂克尼”的陨坑，此次撞击几乎让这颗小卫星粉身碎骨。“弗伯斯”绕火星表面上方3721英里(约合5988公里)的轨道运行——月球与地球之间的平均距离为23.9万英里(约合38.4万公里) 。由于运行一周所需时间只有7小时39分钟，致使“弗伯斯”上的一个月还不足一个火星日的三分之一。事实上，由于运行轨道与火星距离太近，潮汐力正慢慢导致“弗伯斯”轨道衰变。在未来几千万年时间里，“弗伯斯”将撞向火星。“弗伯斯”的寿命为45亿年，现在的它已经“星到晚年” 。一颗谜一样的卫星虽然在将来的某一天让“弗伯斯”走向毁灭，但这种近距离也让它拥有难于匹敌的吸引力，成为人类探险家一个理想的补给站。“弗伯斯”的一面始终朝向火星，对于这个“半球”来说，火星成为天空的“统治者” 。这种优势让“弗伯斯”成为监测火星绝大多数表面的理想之选。更为重要的是，在“弗伯斯”上建造的任何有人前哨能够很好地免受太空辐射侵害——火星以及“弗伯斯”都可充当保护者的角色。以“弗伯斯”为基地，人类可以利用远程遥控机器人对火星表面进行探测，不必像美国宇航局火星车操作人员现在那样，不得不忍受令人苦恼的10至20分钟延迟。此外，“弗伯斯”也是用于载人火星之行的一个天然集结待命区。在制定打造“弗伯斯”前哨计划前，我们需要更好地了解这颗卫星。当前，科学家尚无法确定“弗伯斯”究竟由什么构成。它似乎与一种被称之为“碳质球粒陨石”的小行星类似。这些原始天体含有生命形成所需的氨基酸，可能是由形成太阳系的物质构成的几乎没有发生改变的碎片。据科学家推测，大量碳质球粒陨石可能为早期地球“播种”了生物学原料。“弗伯斯”与众不同的成分让一些科学家得出这样一种假设， “弗伯斯”以及火星的另一颗小卫星——火卫二“德莫斯”可能是一颗被捕获的小行星。但这只是一种假设，得出确切结论仍需进行长期研究。宇航局火星探测理事会首席科学家大卫?比迪(David Beatty)表示：“‘弗伯斯’是一个有趣的天体。‘弗伯斯’为什么出现在这里以及又从何处而来仍旧是一个谜。”俄罗斯联邦航天署希望利用“Fobos-Grunt”收集“弗伯斯”表面样本的方式寻找这些问题的答案。在地球上进行的详细分析将确定这些样本的成分和年代。(“Fobos-Grunt”携带的仪器设备也将在“弗伯斯”进行同样的分析。)随着分析工作的启动，我们将获取有关“弗伯斯”历史的新信息，同时进一步了解太阳系在形成之初的状态。所需Delta-v不及往返月球在此次任务中，轨道力学定律将为“Fobos-Grunt”提供巨大帮助。由于太空航行的反直觉准则，“Fobos-Grunt”从地球抵达“弗伯斯”只需极少能量。在太阳系内两颗天体间旅行所需的能量实际上与彼此间的距离没有任何关系。真正的问题是Delta-v ，即从一个轨道到另一轨道过程中宇宙飞船飞行速度必须改变的量。Delta-v取决于离开和抵达时的引力场强度、进一步飞离或飞向太阳所需的能量以及能够从大气制动中获得多少帮助。所谓的“大气制动”是指通过穿过一颗行星大气层的方式帮助减速。令人感到吃惊的是，执行在“弗伯斯”上着陆并返回的任务所需的Delta-v非常低，大约只有往返月球的80%左右。部分原因在于：“弗伯斯”的引力非常小，一次目标明确的投掷便能让垒球飞离“弗伯斯”表面。相对于月球来说，向“弗伯斯”派遣探测器或者运送货物是更容易做到的事情。但载人飞行则相对比较复杂，前往月球只有3天行程，而入主“弗伯斯”则需6个月，机组人员因此需要准备更多的食物和空气。在火星表面着陆并重新回到轨道需要巨大的额外Delta-v ，这也就意味着，相对于火星表面而言，在“弗伯斯”上维持一个前哨将是费用更低同时更为容易的一种选择。收集样本送回地球如果此次任务取得成功，“Fobos-Grunt”将成为第一颗探索“地球-火卫一-地球”太空高速公路的探测器。据悉，这颗重达1吨的探测器将于2010年8月或9月(假设俄罗斯按计划进行)进入火星周围的轨道，开始对“弗伯斯”进行远程探测。一旦任务科学家敲定一个理想的登陆地点，“Fobos-Grunt”将于2011年3月或4月在“弗伯斯”表面着陆。在此之后，“Fobos-Grunt”将展开一条机械臂，开始收集风化层——表面土壤和石块——样本并将其送回地球。这颗探测器的主体将充当小型返回舱的发射架并永久性地留在“弗伯斯” 。重233磅(约合105公斤)的返回舱将于2012年6月或7月抵达地球。届时，返回舱将投下一个足球大小的密封舱，内有一个拇指大小装着宝贵“弗伯斯”土壤样本的小罐。样本罐最终将在哈萨克斯坦一偏远地区硬着陆。行星科学希望对“弗伯斯”风化层的分析能够为了解这颗卫星深内部的性质点亮一盏灯，原因在于：在极为漫长的岁月变迁中，表面和内部之间会彼此“轮换” 。“弗伯斯”的密度非常低，大约只有普通玄武岩的三分之二。这也就意味着，“弗伯斯”与小行星带外侧富含水的天体类似，或者是一个碎石堆并且岩石碎片之间存在很多空洞。美国非盈利性研究机构——火星研究院主席帕斯卡?李(Pascal Lee)表示：“研究‘弗伯斯’与未来人类对火星进行探测密不可分，整个过程中最为重要的一个问题就是水。‘弗伯斯’上是否有水存在，如果有的话，以何种数量和形态存在同时又位于什么方位？找到这些问题的答案能够帮助我们制定火星之旅计划。”有关地表结构的3种假设“弗伯斯”的外部是一个充满谜团的世界。其最令人吃惊的可视结构(除了巨大的“斯蒂克尼”陨坑)当属横跨表面的一排排陨坑链。“德莫斯”并不拥有任何类似结构，太空探测器迄今为止成像的6颗常规小行星中任何一颗也是如此。一种理论认为，陨坑可能是年代悠久的蒸汽喷发口——一场古代大灾难的遗物。这场灾难让“弗伯斯”的地壳发生破裂并加热内部，致使蒸汽向外喷发。对于未来人类造访火星而言，这显然是一个好消息，原因就在于标注出含水矿物质甚至被埋入地下的水冰沉积物的方位。另一项可能性相对较低的理论指出，这些洞是由潮汐力导致的裂缝，或者由致使整颗卫星收缩的撞击形成。第三种理论认为陨坑链与古代火星遭到的撞击有关。一些在过去“袭击”火星的流星能量巨大，足以让火星地壳碎片的速度远远超过逃逸速度——大约每秒3.1英里(约合每秒5公里) 。之所以得出这种假设是因为，科学家在地球上发现了显然来自火星的陨星，这些碎片在太阳系中漂浮而后最终在地球上降落。如果火星表面的一些碎片到达地球，其中很多碎片应该在逃离过程中与“弗伯斯”发生相撞。火星遭受剧烈碰撞导致大量岩石飞离母星可能形成了在“弗伯斯”上看到的陨坑链。据一些人估计，“弗伯斯”表面最多有10%可能由源自火星的物质构成。从这个角度上说，俄罗斯实施“Fobos-Grunt”计划无疑是一项非常聪明的决定。尽管比较“低调”，但“弗伯斯”却是太阳系中最令人着迷的所在之一。这颗卫星位置极佳，易于到达，能够成为未来太空探索的一个天然前哨，不管这种探索是人类亲自上阵还是使用探测器。如果说从地球向火星进发过程中存在一个关键的踏脚石，这个踏脚石无疑就是怪异的令人好奇的火卫一“弗伯斯” 。