作者：科學(xué)聲音 吳京平（平哥）

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這次又遇上大事兒了。星期六的早上一覺(jué)醒來(lái)，傳來(lái)了一個(gè)好消息，祝融號(hào)火星車已經(jīng)成功地在火星烏托邦平原的預(yù)定地點(diǎn)著陸了。這么大的事兒，我當(dāng)然要發(fā)一個(gè)番外篇嘛。為了適應(yīng)不同的平臺(tái)，視頻版短一點(diǎn)，音頻版長(zhǎng)一點(diǎn)。

看媒體報(bào)道，總設(shè)計(jì)師還激動(dòng)地掉了眼淚。說(shuō)實(shí)話，我看著也有點(diǎn)鼻子發(fā)酸，這些航天工程師們真的是太不容易了，這是熬過(guò)了多少個(gè)不眠之夜啊。

這次著陸火星，世界上的各大媒體都做了報(bào)道，大的媒體也還比較嚴(yán)謹(jǐn)，但是外國(guó)有些網(wǎng)友的留言并不是太友好，各種酸吧。不過(guò)，也有真心為我們成就感到激動(dòng)的，有個(gè)老外自己架了一口大鍋，專門收聽(tīng)天問(wèn)一號(hào)發(fā)出的信號(hào)，盡管信號(hào)微弱，也無(wú)法解碼內(nèi)容，但是可以通過(guò)無(wú)線電波的多普勒頻移來(lái)判斷天問(wèn)一號(hào)的行為，是變軌啦，還是剎車?yán)?，從頻率變化上還是可以猜到的，人家還真是很關(guān)心啊。

不管別人怎么說(shuō)，實(shí)實(shí)在在的成績(jī)擺在大家面前，誰(shuí)也無(wú)法否認(rèn)。NASA的副局長(zhǎng)托馬斯·祖布?xì)J還發(fā)了個(gè)推特祝賀了一下，NASA的官方賬號(hào)還轉(zhuǎn)載了。我們確確實(shí)實(shí)超越了蘇聯(lián)人和歐洲人，成了第二個(gè)把火星車送到火星表面安全著陸的國(guó)家。在此之前，火星上的探測(cè)器主要是美國(guó)人的。這也算是我國(guó)的航天技術(shù)人員又填補(bǔ)了一項(xiàng)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。盡管對(duì)全球大部分國(guó)家來(lái)講，他們連填補(bǔ)空白的欲望都快沒(méi)了，空著就空著吧。只有我們，咬牙發(fā)狠一定要補(bǔ)上這一塊。

我們的天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器在環(huán)繞火星的軌道上足足轉(zhuǎn)悠了好幾個(gè)月。一方面是因?yàn)樾行翘綔y(cè)方面我們還是個(gè)新手，對(duì)火星的地表情況不那么熟悉，需要仔仔細(xì)細(xì)地把火星觀察一遍，尋找一個(gè)最合適的降落地點(diǎn)。

圖：紅色是火星勘測(cè)軌道飛行器（MRO）的HiRISE相機(jī)影像（~0.5米/像素，300公里高度）覆蓋區(qū)域，綠色是火星全球探勘者號(hào)（MGS）的MOC相機(jī)影像（~1.4米/像素，378公里高度）覆蓋區(qū)域。

盡管此前美國(guó)人和歐洲人都拍攝了不少高精度的照片，但是精確度高到每像素0.5米的，還是很缺乏。道理很簡(jiǎn)單，要拍攝這種超清晰度的照片，拍攝范圍就小得可憐，美國(guó)人和歐洲人也不過(guò)就是對(duì)著自己的探測(cè)器要降落的地方拍了一點(diǎn)超清晰度的照片，祝融號(hào)要去的那一片地方恰恰沒(méi)拍過(guò)。那沒(méi)辦法，只好自己拍唄。

另一方面，對(duì)于火星上的氣候也需要好好做個(gè)記錄。因?yàn)榛鹦巧蟿?dòng)輒就刮起全球性的沙塵暴，什么都看不清楚。你要是稀里糊涂地扔下去，天知道掉到哪兒。再說(shuō)了，降落的具體時(shí)間也都是有要求的，最好是趁著陽(yáng)光普照的時(shí)候降落，到了火星表面以后，還有時(shí)間來(lái)開(kāi)太陽(yáng)能板充電。祝融號(hào)的肚子里是有個(gè)暖寶寶的，也要靠曬太陽(yáng)積攢熱量，在夜里慢慢地釋放出來(lái)，保證自己不凍死。

祝融號(hào)預(yù)定的著陸地點(diǎn)是在火星北半球最大的烏托邦平原的南端，具體的位置大概是在北緯25度，東經(jīng)109度這一片。和美國(guó)人的毅力號(hào)距離沒(méi)多遠(yuǎn)，大概也就是相距2000公里吧。

根據(jù)毅力號(hào)測(cè)量的溫度，夜里最冷能到零下80度，白天也都在零下20~30度的樣子，都快趕上東北地區(qū)的冬天了。不過(guò)知足吧，這個(gè)溫度在火星上就算是比較暖和的了。所以，如果祝融號(hào)沒(méi)有充滿電，沒(méi)有給暖寶寶蓄滿了熱，后果很嚴(yán)重。

大概在北京時(shí)間5月15日的凌晨4點(diǎn)鐘，祝融號(hào)就和天問(wèn)一號(hào)分離了。幾個(gè)小時(shí)以后才進(jìn)入了火星大氣比較稠密的部分，高度是125公里。說(shuō)稠密也稠密不到哪里去，但是好歹能為祝融號(hào)減速，大不了進(jìn)入角度小一點(diǎn)，在火星大氣之中穿行的距離長(zhǎng)一點(diǎn)。

祝融號(hào)這個(gè)時(shí)候的速度是4.8公里每秒。降落到火星上的這個(gè)物理過(guò)程就是要把祝融號(hào)的動(dòng)能和勢(shì)能全部消耗光，最后速度和高度都變成0。90%的能量是靠火星稀薄的大氣層來(lái)消耗的。

火星大氣和祝融號(hào)摩擦?xí)斐蓢?yán)重發(fā)熱，所以祝融號(hào)必須有一個(gè)防熱大底在前邊頂著。等到了10公里的高度，速度已經(jīng)下降到了460米/秒，這時(shí)候防熱大底就可以拋棄了，火星車就露了出來(lái)，頂上彈出降落傘來(lái)減速。

火星上的空氣非常稀薄，因此音速也很低，大概只有240米/秒。所以，即便是祝融號(hào)的速度降低到460米/秒，也相當(dāng)于兩倍音速。在超音速狀態(tài)下開(kāi)傘，這是一個(gè)前所未有的難題。好在我國(guó)有各種尺寸的超音速風(fēng)洞。而且還用探空火箭在地面上充分測(cè)試過(guò)超音速狀態(tài)下降落傘的開(kāi)傘。所以，這一次祝融號(hào)在火星大氣層里成功地打開(kāi)了降落傘，把速度從460米/秒降低到了90米/秒。

到了這個(gè)時(shí)候，降落傘的任務(wù)也就完成的差不多了，祝融號(hào)的底座伸出了幾條腿，準(zhǔn)備好著陸。底部的7500牛頓變推力發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟反推。降落傘被拋棄，祝融號(hào)開(kāi)啟了最后的降落過(guò)程。

當(dāng)距離火星表面還有100米的時(shí)候，祝融號(hào)需要懸停在空中，開(kāi)啟地形探測(cè)設(shè)備，找一塊合適的地方降落。為了保持姿態(tài)，周邊的小發(fā)動(dòng)機(jī)在在不斷地噴氣調(diào)整姿態(tài)。探測(cè)器和發(fā)動(dòng)機(jī)的配合不能有一點(diǎn)誤差，否則最后一步要是摔了，那可就前功盡棄。歐洲的小獵兔犬號(hào)就是如此，探測(cè)器最后一步摔壞了，沒(méi)了信號(hào)。美國(guó)人的海盜二號(hào)也差點(diǎn)出事兒，最后一只腳踩到一塊大石頭，整個(gè)機(jī)身傾斜了8.2度。前人犯過(guò)的錯(cuò)誤，我們當(dāng)然是加倍小心，千萬(wàn)不能再犯。

最后就是祝融號(hào)緩緩下降，安全降落到火星表面。這就是祝融號(hào)驚心動(dòng)魄的9分鐘。相關(guān)的測(cè)控?cái)?shù)據(jù)要再過(guò)18分鐘才能發(fā)到地球上。要知道現(xiàn)在火星離我們有3億公里的距離，即便是光速，跑起來(lái)也要這么長(zhǎng)時(shí)間。所以，地面完全無(wú)法操控，過(guò)程又復(fù)雜，有一半的探測(cè)器沒(méi)能成功著陸，火星堪稱是探測(cè)器的墳場(chǎng)。

至此，我們火星探測(cè)的繞落巡三步已經(jīng)走完了前兩步?；鹦擒囈呀?jīng)到達(dá)了火星表面，但是它還沒(méi)從底座上走下來(lái)，還在養(yǎng)精蓄銳。我想電池板都已經(jīng)打開(kāi)了，先充電，準(zhǔn)備度過(guò)火星上寒冷的夜晚。估計(jì)怎么也要過(guò)幾天才能下來(lái)走動(dòng)走動(dòng)。

祝融號(hào)上攜帶了好幾臺(tái)科學(xué)儀器。桅桿頂上的兩臺(tái)相機(jī)可以給周圍的環(huán)境拍照，而且這兩臺(tái)相機(jī)還可以形成立體視覺(jué)，獲得三維影像?；鹦擒嚨亩亲永镆灿刑降乩走_(dá)，可以探測(cè)地下的反射信號(hào)。

烏托邦平原是個(gè)巨大的撞擊坑。而且歷史非常的古老，過(guò)去很可能是個(gè)海洋，會(huì)有沉積層覆蓋，所以地面才會(huì)這么平整。祝融號(hào)可以通過(guò)激光來(lái)燒灼附近的巖石來(lái)分析巖石的成分。

這個(gè)功能美國(guó)的毅力號(hào)也是有的，算不上是獨(dú)一無(wú)二。真正獨(dú)一無(wú)二的是祝融號(hào)攜帶的磁強(qiáng)計(jì)。它是火星上第一個(gè)配備了磁場(chǎng)探測(cè)設(shè)備的漫游車。

其實(shí)就我個(gè)人來(lái)講，最關(guān)注的就是這個(gè)能到處溜達(dá)的磁強(qiáng)計(jì)能帶給我們多少新的知識(shí)，因?yàn)榍叭藳](méi)做過(guò)。我們就是要做一些前人沒(méi)做過(guò)的事兒，填補(bǔ)一下人類的空白嘛。

要知道，科學(xué)家們通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)火星已經(jīng)很多年了。我們認(rèn)為太陽(yáng)系早期剛剛形成的時(shí)候，地球也好，火星也罷，都是炙熱的熔融狀態(tài)。然后在逐漸冷卻下來(lái)的，變得比較宜居。

就拿我們的地球來(lái)講，地下的情況非常復(fù)雜。高溫會(huì)使得巖石融化變成液體，但是高壓又會(huì)使得巖石變成固體，誰(shuí)占上風(fēng)隨著深度而起變化。一般認(rèn)為地核上層是液態(tài)的，液態(tài)地核的流動(dòng)形成了一個(gè)發(fā)電機(jī)，給我們的這個(gè)星球帶來(lái)了磁場(chǎng)，地球磁場(chǎng)還是比較強(qiáng)的。

但是火星就不一樣了，火星已經(jīng)涼了，再也產(chǎn)生不了磁場(chǎng)?，F(xiàn)在能測(cè)量到的都是一些剩磁，也就是某些巖石當(dāng)年被磁化了，現(xiàn)在還剩下一些微弱的磁性。沒(méi)有磁場(chǎng)的保護(hù)，也就保不住大氣層，會(huì)被高能的太陽(yáng)風(fēng)粒子逐漸吹散。所以現(xiàn)在火星大氣才這么稀薄。大氣層對(duì)生物的生存是非常重要的，更是直接影響到我們?nèi)祟愂遣皇且紤]未來(lái)移民火星的問(wèn)題。

一個(gè)巖石星球不會(huì)一開(kāi)始就有磁場(chǎng)，只有核心部分保持熾熱，但是上邊已經(jīng)涼了，這時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生熱對(duì)流。這時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。那么，火星到底是什么時(shí)候產(chǎn)生的磁場(chǎng)呢？又是什么時(shí)候消失的呢？這的確是個(gè)問(wèn)題。

科學(xué)家們都是靠研究火星上的巖石來(lái)重構(gòu)有關(guān)火星磁場(chǎng)的歷史?；鹦巧嫌羞^(guò)火山噴發(fā)?；鹦钱?dāng)年核心也是熱的，大致上也可以分為火星外殼、火星地幔、火星核這么幾層，巖漿是來(lái)自于火星幔的。巖漿的溫度很高，超過(guò)了居里點(diǎn)，是無(wú)法被磁化的。只有噴出地面以后，逐漸冷卻了。當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)以后，會(huì)被當(dāng)時(shí)的火星磁場(chǎng)給磁化。你只要判斷出這塊巖石的年齡，你就能反推出當(dāng)時(shí)火星的磁場(chǎng)有多強(qiáng)，朝哪個(gè)方向。

圖：火星的磁場(chǎng)比較亂，而且弱

火星的南半球到處都是火山，平地少，火星的北半球比較平坦，平原比較多。而且北半球明顯皮薄，火星地殼只有30公里厚，南半球要達(dá)到100公里左右。感覺(jué)是好像北半球被剝掉了一層殼。據(jù)推測(cè)是39億年前，一顆比較大的小行星砸在了北半球，造成了這種現(xiàn)象。

相比來(lái)講，南半球的巖石更加古老。美國(guó)人的探測(cè)器在南半球發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)比較強(qiáng)的巖石，年齡在40億歲左右。這說(shuō)明，當(dāng)年火星的磁場(chǎng)也曾經(jīng)強(qiáng)過(guò)。北半球的那些火山相對(duì)都比較年輕，比如太陽(yáng)系里最高的一座山峰奧林匹斯山也是一座盾狀火山。這個(gè)火山噴出來(lái)的巖漿巖就沒(méi)有什么磁性。也就是說(shuō)，在那個(gè)時(shí)候，火星的磁場(chǎng)就已經(jīng)沒(méi)有了。

但是，并不是所有古老的巖石都有磁場(chǎng)，也不是所有年輕的巖石都沒(méi)有磁場(chǎng)，反例比比皆是，這下解釋起來(lái)就很麻煩了。有人提出了這樣一種說(shuō)法，那就是一個(gè)像青海省那么大的小天體撞擊火星，就像一顆炮彈，砸掉了火星的半個(gè)殼子，導(dǎo)致北半球的皮變薄了。而且巨大的能量轉(zhuǎn)換成了熱量，造成火星幔的溫度變高。地幔和地核之間的溫度差變小了，火星內(nèi)部的對(duì)流也就停了，發(fā)電機(jī)不轉(zhuǎn)了，磁場(chǎng)也就沒(méi)了。

但是，這個(gè)破壞不是永久的，畢竟地幔是會(huì)慢慢冷下來(lái)的。過(guò)個(gè)2萬(wàn)年，對(duì)流就會(huì)重新開(kāi)始，磁場(chǎng)又慢慢恢復(fù)了。不過(guò)據(jù)科學(xué)家調(diào)查，從42~39億年之間，連續(xù)遭到20次大規(guī)模的撞擊。有可能火星的磁場(chǎng)再也沒(méi)恢復(fù)過(guò)來(lái)。

這一切都還是假說(shuō)，因?yàn)閿?shù)據(jù)太少。我相信祝融號(hào)會(huì)對(duì)搞清楚這些問(wèn)題提供非常重要的幫助。衛(wèi)星觀測(cè)總不如在火星上溜達(dá)測(cè)量的精細(xì)，對(duì)吧。下一步就是等著它充足了電，熬過(guò)火星上的第一個(gè)夜晚，然后把拍攝的照片傳回來(lái)，讓我們這幫吃瓜群眾好好飽飽眼福。慢慢等吧。

科學(xué)是無(wú)國(guó)界的，我們對(duì)宇宙一點(diǎn)一滴的了解都是全人類的進(jìn)步。但是技術(shù)的有國(guó)界的，不僅有國(guó)界還有專利呢，科學(xué)家也有自己的祖國(guó)。如今美國(guó)國(guó)會(huì)正在討論要立法禁止中美科技人員的兼職和交流，在這個(gè)大背景下，再看祝融號(hào)火星車，其意義就已經(jīng)不僅僅限于航天技術(shù)的突破了，大家慢慢品味吧。

好，有關(guān)火星車，我們就說(shuō)這么多吧。