火星之謎:水手4號的驚人發現與蘇聯的秘密計劃

2025年01月17日16:03:04 科學 1057

火星之謎:水手4號的驚人發現與蘇聯的秘密計劃 - 天天要聞

上文書講到了水手4號成功的飛越了火星,獲得了不少數據,而且還發回了不少照片。美國人也對水手4號的成就大為宣傳。所以公眾對水手4號也很關心。很多媒體都做了連篇累牘的追蹤報道。

華盛頓的一家報紙曾經採訪了噴氣推進實驗室的負責人皮克林。水手4號的主要任務就是確認火星表面的地貌結構。至於火星上到底有沒有生命這個問題,水手4號是不能回答的。

後來呢,這家報紙進行了一系列的報道,對水手4號能夠實際解決的問題進行了更深入的討論。其實就是匯總了當時的美國公眾最關心的一些問題。主要是4個方面的內容,首先就是火星的地形地貌特徵,確定火星表面是否存在運河以及火星的兩極是否存在冰蓋。

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水手4號拍攝的火星照片

大家以前可能聽過我和汪老師的節目,大家可能也知道,因為長期的以訛傳訛,有很多人都認為火星上是存在運河的,運河這個東西肯定是人挖出來的,那麼火星上肯定是有智慧生命的嘍?火星的冰蓋跟火星地表的水是息息相關的,水又跟生命活動息息相關,所以這個問題大家也很關心,如果將來人能夠登陸到火星上,能不能找到可靠的水源呢?

第2個要回答的問題就是有關火星的磁性。地球內部的熔岩還沒有冷卻,地球內部還仍然有着澎湃的動力,所以在地球自轉的影響之下,地球內部的發電機就會源源不斷的產生磁場。火星也有自轉,而且自轉速度跟地球還差不多。那麼火星的磁場有多強呢?這就涉及到火星磁場能不能保護住它的大氣層?如果沒有磁場的話,它的大氣是很容易被太陽風給吹散的。

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這兩張照片看得出火星表面大氣的痕迹

既然說到大氣層,第3個問題就是對火星大氣的組分以及密度進行探測,這就涉及到如果我們要派個無人探測器登陸的火星上該採用什麼方法着陸,你到底是用火箭反推的還是用降落傘呢,這就跟火星大氣的密度緊密相關。

第4個問題就是對火星衛星的。我們的地球有一顆比例大的不協調的天然衛星,這個衛星就是月亮,不知道有多少文人墨客夜裡沒事兒對着這個天然衛星寫了不知道有多少詩呢。如果這幫人要上了火星,對着火星的那兩顆天然衛星,肯定是寫不出任何優秀篇章的,因為火星的這兩顆衛星太小了,太暗了,長得跟那煤渣差不多,天生就是個歪瓜裂棗,一點都不浪漫。正因如此,火星上也就不可能有地球上那種大規模的潮起潮落。這一點會對生命的誕生產生多少影響呢?

說白了,大家最關心的那些問題,歸根到底就一句話,火星上到底有沒有生命,是否適合生命的生存?

所以NASA的影像分析團隊對這些照片提出了5點說明:

  1. 從進化史角度講,火星更像月球而不是地球。但是,由於火星大氣的存在,它對於地球早期演化可提供線索;
  2. 和月球類似,火星表面的隕石坑地貌十分古老——可能有20~50億年的歷史;
  3. 這種古代地貌意味着火星從來沒有存在過稠密大氣,也不會存在江河湖海,沒辦法通過侵蝕作用重新塑造火星地貌;
  4. 火星地貌特徵意味着火星沒有激烈的行星內部活動,這也與火星缺乏磁場相一致;
  5. 照片無法確定火星上有沒有生命,但對火星的研究對於我們理解太陽系早期化學演變有重要作用。

說實話,以今天的眼光來看,當時NASA做的分析有一些地方是不對的。因為水手4號只拍攝了火星上1%的表面積,巧不巧它拍攝的這些照片,恰好對準了火星上隕石坑比較多的區域,其他地方根本不是那個樣子。火星的地形地貌遠比月球要複雜的多。火星上也是存在侵蝕作用的。

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卡塞谷局部

現在大家都認為,火星也曾經有過濕潤的時代。要不然火星上的卡塞谷是怎麼來的?卡塞谷的線條非常像地球上的衝擊河谷。當然啦,當時NASA還沒拍到卡塞谷的照片呢。

儘管NASA的科學家們一再強調,根據這些照片沒有辦法判斷火星上是不是有生命。但是字裡行間透露出來的態度是消極的。生命啊,基本上沒戲。大氣層那麼稀薄,表面又沒有流動的水,溫度還那麼低,磁場又缺失,這個地方真的不太適合生命生存。當時《紐約時報》的論點更為激進,他認為火星不但現在不存在生命,過去也可能從來就沒產生過生命,所以對火星探測的工作重心也就從地外生物學變成了地外地質學,繞了半天,還是回到敲石頭挖土上了。

於是科學家群體又吵起來了。因為生命這個問題非常重要,這就涉及到值不值得花那麼多錢去搞太陽系行星探測。國會撥了這麼多錢,養了這麼多人,到底是為了幹啥?難道是為了搞行為藝術?你派探測器上去,你到底探測了些什麼呀?我們能不能省點經費,轉而用天文學和物理學的方法解決這些問題呢?

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深海熱液噴口附近生物種類豐富

為了解決這些分歧,1965年10月份,科學家們又湊在一起開了個會。最後得出了一致的結論。專家們認為,地球上存在各種各樣極端的生命,它們有的生活在開水裡(溫度極高),有的生活在鹽湖裡(滲透壓極大),有的生活在冰蓋里(溫度低),有的生活在深海(壓力大),就是高山岩石上也都發現了各種各樣的生命(乾燥寒冷),這些地方普遍認為對生命生存極為不利,但是它們還是活下來了。相比之下,火星上的那些條件真的不算太嚴酷,不就是溫差範圍大,水分含量低,氧分含量低,……輻射量高嘛?人家怎麼就活不下來啦?

當然啦,火星探測並不只是聚焦在發現地外生命上,研究火星對於我們了解太陽系行星的演化歷史,意義非常重大。從這個意義上講,探測火星也是值得的。至於花多少錢的問題,是不是會擠占其他方面科研經費的問題,那就不是我們科學家管的事了,那是會計算賬的工作。讓國會老爺們去權衡吧。

其實最後的這個問題才是最關鍵的問題。科學發現總是有意義的,但是,為了取得這些科學成就,值不值得花這麼多錢呢?後來國會的老爺們一合計,可能還真不值。根本原因還是科學界過於強調探測地球之外的生命跡象,大家的焦點都是圍繞着這個目標展開的。現在嘛,別說科學界,就是普通老百姓心裡也很清楚,火星上存在生命的可能性是微乎其微的。這方面花多少錢,可能也出不了大驚喜了。所以國會日後的撥款就放緩了,在80年代登陸火星的計劃也就一筆勾銷。深空探測這種純而又純的科學研究,是不可能帶來任何直接收益的,這種事不着急,慢慢來,有點閑錢就花一點,人還是要養的,但是不值得大幹快上。

所以,日後馬斯克跟朋友一起閑聊的時候,談到了有關登陸火星這檔子事兒,在他們的想象之中,既然60年代末70年代初就已經完成了登月行動。那麼現在都到21世紀了,NASA應該在討論登陸火星吧。於是,他們一高興就去NASA的網站上從頭到尾查了個遍,沒有發現任何登陸火星的航天計劃,他們當時就很不爽。等着NASA那幫官員行動起來,等着國會的老爺們撥款,看樣子在過100年也沒戲。最後馬斯克決定自己動手,不過這也是後話了。

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《地球靜止之日》海報

當然,水手4號還意外改變了科幻作品的題材選擇,過去火星人是熱門的科幻題材。當大家看到水手4號發回的照片以後,再也沒人往這個方向去寫科幻了,擺明了火星上是沒有火星人的嘛,火星上最多有細菌。當然啦,火星人玩轉地球人這種惡搞的片子是另外一碼事了。

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火星叔叔馬丁的頭上會伸出天線。這部情景喜劇從1963年播放到1966年,一共107集

就在水手4號飛掠火星而過,傳回照片的4天之後,也就是1965年的7月18號,蘇聯也發射了一顆火星探測器。這個探測器後來被命名為“探測器3號”。

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探測器3號的模型

這顆探測器在發射33個小時以後就飛掠了月球。這顆探測器對着月球的背面拍攝了25張可見光照片和3張紫外線照片,每張照片1100線,分辨率還算是不錯啦。而且覆蓋範圍也很大,除了月球的南北極不太好拍,其他90%以上的月球背面都被拍下來了。

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探測器3號拍攝照片的覆蓋範圍接近月球背面的90%

從探測器3號獲得的照片判斷,月球的正反兩面很不一致。正面的月海很多,比較平坦,背後卻坑坑窪窪的,難得有一小片平地。而且即便是大型隕石坑底部,也看不到多少岩漿平原。

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探測器3號是第一顆成功採用天文定位的航天器。它採用了恆星定位,通過觀察特定的幾顆恆星來確定自己的位置。你可能奇怪,飛到月亮還需要使用恆星定位嗎?你別說,這還真的需要。因為這顆探測器在飛越了月亮之後,繼續往深空飛行,最後一直穿越了火星軌道,但是並沒有遇上火星。在這一路之上,探測器在不斷的傳輸拍攝的月球照片,就是為了驗證超遠距離的數據傳輸。這顆探測器前後工作了200多天後徹底沒了信號,算是完成了既定任務。

後來美國人分析,這顆探測器原本是個深空探測器,是專門探測火星的,但是不知道什麼原因,改成探測月球了。是為蘇聯在月球軟着陸做準備,還是因為錯過了窗口期而不得不切換了探測目標,這就不得而知了。

蘇聯發射的這些探測器,失敗率非常高,而且經常是一連串的全都失敗了。名字也都很模糊。有些徹底失敗的,沒有能離開圍繞地球的軌道,通常就會被命名為宇宙XXXX,你也搞不清楚用途。像“探測器”系列,名字也是模稜兩可,你到底是探測哪個天體?完成那些任務,你從名字也看不出來。成了還是敗了,更是不清不楚了。但是蘇聯航天人自己心裡也清楚。其實這些探測器,經常是結二連三的出毛病。圓滿完成任務的,幾乎沒有。

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月球4號也是E6計劃的一部分,儘管獲得了正式名稱,但是這次任務沒有實現月球軟着陸,只是獲得了部分數據。所有E6系列探測器長得都差不多。

蘇聯在月球表面軟着陸的計劃叫E6計劃,主要是OKB-1設計局負責。這個設計局的總設計師就是大名鼎鼎的科羅廖夫。很顯然,這個項目就是為了搶在美國人前面完成月球軟着陸。從1963年開始,蘇聯連發射了11個探測器,結果要麼是墜毀在月球上,要麼就是飛掠而過。要麼就是剛發射就一頭栽下來,反正就沒有一個是順利的。

這事兒弄得總設計師科羅廖夫心力憔悴。他要管的事情太多了,都是手下人去具體操盤,可是失敗接二連三。對於這些深空探測器,他的OKB-1設計局實在是管不過來了。他必須找下家接盤,專們去負責深空探測器的設計。

科羅廖夫最後找到了切洛梅設計局下屬的第五局,把深空探測器的所有資料全部交了出去。而且還連帶白送了不少工程師和資金。從此,這個第五局徹底從切洛梅下屬獨立出來,恢復了本來的名字“拉沃契金設計局”。開始從事蘇聯深空探測器的設計工作。

你可能想不到這個設計局的前身是幹什麼的,人家原本是一家木材廠。誰也想不到,最後能七拐八彎兒的跟深空探測扯上關係。對啊,諾基亞早年也是伐木造紙的,也想不到會改行去干通信和手機啊。

上世紀30年代的時候,蘇聯為了擴軍備戰,急需研究新的戰鬥機。可是蘇聯當時金屬不夠,木材倒是富餘,最好是能用木頭製造戰鬥機。於是呢,領導一聲令下,這架木材廠就變成了OKB-301設計局。你讓廠里這幫工人去設計個桌子,打個椅子,造個大立櫃五斗櫥,他們沒問題,你讓他們設計飛機,他們立刻就麻爪了。一開始,他們只能幹一點來料加工的工作。別人設計好的圖紙,他們拿過來加工。

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拉沃契金

但是,你是設計局哦,你不是加工廠,不能設計自己的飛機叫什麼設計局啊?於是廠子里的領導求賢若渴,到處找人,最後找到了一個名叫拉沃契金的工程師,以他為核心組建了設計班子。

這個拉沃契金從莫斯科高等工業學校畢業以後,就來到一家航空製造廠工作。始終是當助手的角色,他總覺得憋屈,才華不得施展。所以OKB-301的廠長一找到他,雙方一拍即合,由此開啟了一段傳奇。

1938年,拉沃契金提出了一種全木質戰鬥機設計方案。所以軍方一看非常高興,馬上就下了訂單。拉沃契金的緊趕慢趕,在1942年拿出了成品,被命名為拉-3。但是這架飛機的性能並不好,大家普遍反映戰鬥機太重了,平衡能力很差,很難駕駛,面對人家德軍性能優異的BF-109戰鬥機,根本就打不過人家。這是戰爭時期,派不上用場的設計,就只能滾一邊去。

那麼問題出在哪呢?主要是因為發動機的性能不行,所以拉沃契金就帶個團隊,玩了命的開發新型發動機。經過一系列的改進,換了新發動機的飛機迎來首飛,它的表現一下子就變得非常優異,比蘇聯當時最好的雅可7B飛的還要快。

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拉-5戰鬥機

這種換了發動機的新型號被命名為“拉-5”,生產好的產品馬上就投入到斯大林格勒戰場。由此,拉沃契金設計局就一發不可收拾,為蘇聯生產了大量戰鬥機。前前後後生產了2萬多架戰鬥機,投入二戰戰場的蘇聯空軍有1/3的戰鬥機,都是來自於拉沃契金設計局。拉沃契金本人也被稱為“殲擊機大王”。

二戰結束以後,拉沃契金在拉-5、拉-7、拉-9等一系列戰鬥機的基礎上進行改進,最終生產出了活塞螺旋槳戰鬥機的巔峰之作拉-11。我國曾經引進過不少的拉-11戰鬥機。在抗美援朝的戰場上,中國空軍的飛行員王天寶曾經駕駛着拉11飛機,擊落美國的F86佩刀式戰鬥機1架,擊傷了3架,首創了世界空戰史上用螺旋槳飛機擊落後掠翼噴氣式戰鬥機的奇蹟。由此可見拉-11飛機的性能有多好。

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航空博物館收藏的拉-11戰鬥機

當年,拉沃契金本人和斯大林有一段對話,斯大林問他,我們應該裝備螺旋槳殲擊機還是噴氣式殲擊機?拉沃契金回答,如果戰爭明天就爆發,那麼就應該馬上去造螺旋槳戰鬥機。如果一時半會兒打不起來,那麼我們就應該好好研究噴氣式戰鬥機,因為噴氣式才是未來。

沒錯,噴氣式才是未來,拉-11的性能再好,也是昨日黃花了。

但是,進入了噴氣時代以後。米格和蘇霍伊快速崛起,殲擊機領域是這二位的天下了。拉沃契金設計局在噴氣時代怎麼都找不到感覺,設計出來的飛機一個比一個難看,而且性能也不怎麼樣,拉沃契金設計局在噴氣時代落伍了。

後來呢,蘇聯決定走專業化道路,每個設計局各管一攤兒。比如說,米格設計局專攻前線戰鬥機,蘇霍伊專攻截擊機。圖波列夫專攻轟炸機,安東諾夫轉管軍運用運輸機,伊留申專造客機,拉沃契金去干導彈和航天器,米里設計局設計直升機,卡莫西夫設計艦載直升機,雅科夫列夫……打雜,什麼事兒沒人干,就讓它干。

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S25地空導彈,背後的那個三角是雷達系統

所以呢,拉沃契金設計局從此再也沒幹過戰鬥機的設計,他們改行研究導彈和航天器了。他們接到了一個重要任務,為首都莫斯科周邊設計一款大型防空導彈,代號S25。這套系統實在是太麻煩太複雜,所以只能做固定陣地部署,也就是在莫斯科周圍蹲坑兒,它沒法到處移動。後來,拉沃契金又和其他設計局合作,設計出了性能更好的S75防空導彈,北約的代號為SA-2,也就是大名鼎鼎的薩姆2。

這種導彈我國也引進了。這東西本質上也是當做要地防空來使用的,也是固定蹲坑。不過咱們國家喜歡打游擊,所以我國地空導彈部隊就拉着這種原本是為要地防空設計的導彈滿世界轉悠,打下了好幾架台灣那邊的偵察機,具體戰果都在北京的軍事博物館裡擺着呢,大家有空自己去看,就不用我介紹了。

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薩姆2導彈發射

1960年,拉沃契金在哈薩克斯坦的試驗場突發心臟病去世。他的設計局也就一蹶不振。1962年,拉沃契金設計局宣布重組對,劃分到了切洛梅設計局下屬,代號是第5局。現在,在科羅廖夫的努力運作之下,拉沃契金設計局終於再次成為一個獨立的設計局,全面接手了科羅廖夫轉交的E6計劃。

那麼拉沃契金設計局能就此扭轉此前一連串的失敗嗎?我們下回再說。

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