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拜访外星人

(2008年04月09日 01:05:16)
来源:《太空探索》

□作者: 心 榕

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  宇宙中到底有没有“外星人”?这是一个人类百谈不厌的话题。
  有人说有,希腊一位名叫米特洛多·希奥斯基的哲学家曾说:“广阔的田野里不可能只生长麦穗。同样,广阔无垠的宇宙中也不可能只有一个住人的世界。”也有的人说没有,美国加州大学的提普勒认为,如果存在“外星人”的话,我们也许早就和他们取得联系了。
  到底有还是没有“外星人”,人类决定去找找看。
  从20世纪60年代开始,人类发射了各种无人探测器,分别探测了月球、金星、火星,并且还派遣航天员登上月球,然而结果却一无所获,就连最有希望的火星上也没有见到“外星人”的任何踪影。同时,人类还在地球上设置了多座地面监听站,监听“外星人”发出的各种信息,并动用大直径的射电望远镜,主动向可能存在“外星人”的星球发出自我介绍性的无线电信号,结果仍然音讯皆无。
  但是,科学家们没有灰心丧气。他们认为,宇宙太大了,而人类的探索工作却微乎其微,虽然太阳系内没有“外星人”,并不等于说银河系和整个宇宙没有“外星人”。而且寻找“外星人”不能消极坐等,应该主动去拜访。于是,他们把寻找“外星人”的使命赋予了两个飞出太阳系的探测器——先驱者10号和先驱者11号。
  先驱者10号和先驱者11号是美国航宇局“壮观旅行”计划的一部分。这个计划是由出生于意大利的美籍科学家加·弗兰德罗提出的。早在1965年,这位喷气推进实验室的科学家就发现,外行星将出现一个奇特的排列,如果发射一个探测器,它可以一路逐一拜访木星、土星、天王星和海王星。在这个研究结果的基础上,弗兰德罗提出了一个计划:发射一个行星探测器,利用这些行星特殊的排列位置,先后对它们进行探测,而发射这个探测器的最佳时机是未来12年内。这个计划后来被人们称之为“壮观旅行”计划。
  “壮观旅行”计划很快受到了人们的重视。后来,加·弗兰德罗在美国航宇局的支持下,在1968年设计了壮观旅行计划的最佳旅行路线。沿着这条路线,一个探测器将首先飞向木星,利用木星的引力加速后再飞向土星,然后再利用土星的引力加速,连续飞向天王星、海王星甚至冥王星。
  “壮观旅行”计划的特点是巧妙应用了“引力跳板”技术,即行星能使探测器加速,从一颗行星加速飞行到另一颗行星。利用这种“引力跳板”技术探测行星的想法是美国专家在研究金星探测计划时提出的。1962年10月,美国发射的徘徊者5号探测器错误地进入了另一条轨道,当它在距月球450千米高空飞行时,因受到月球引力的作用速度得以加快,从而成为一颗环绕太阳飞行的人造行星。这次意外事故“歪打正着”地证明了“引力跳板”的设想是切实可行的。
  
  “引力跳板”技术具有十分显著的优越性。发射时,探测器只要有比较低的初始速度,就能利用“引力跳板”飞向遥远的行星,可以节省运载火箭的燃料,它比霍曼轨道大大缩短了飞行时间。霍曼轨道是德国科学家霍曼于20世纪20年代提出来的,它告诉人们,探测器起飞时的轨道与地球轨道相切,到达目的地时与被探测的行星轨道相切。在当时,霍曼轨道因为是一条能量最省的最佳轨道而被广泛使用。不过,霍曼轨道虽然可以节能但却无法省时,按照这样的轨道到达土星需要6年、天王星16年、海天星31年、冥王星45年。如果采用“引力跳板”技术,那么到达土星只需要3年,到天王星8年,到海王星12年。
  “壮观旅行”计划得到了喷气推进实验室主任皮克林的大力支持,他马上制订了一个计划,研制四个探测器,两个沿着木星-土星-冥王星路线飞行,另外两个沿木星-天王星-海王星路线飞行。可是,由于研制经费不足,皮克林不得不将原定的四个探测器削减为两个,这就是后来的旅行者计划。
  不过,令专家们担心的是,探测器能不能平安到达木星,因为在火星和木星之间环绕着一条可怕的小行星带,里面遍布大小不一的陨石。探测器一旦与它们相撞,无异于鸡蛋碰石头。为了在这条布满“荆棘”的太空路上,找到一条安全通道,科学家们决定先派一个“侦察兵”去探探路。于是,先驱者10号和11号应运而生。
  先驱者10号是一种六面体环形结构,重约260千克,携带十多种科学仪器和设备。主要有控制姿态的发动机,用来沟通信息的通信设备,包括安装在探测器顶端的一架直径2.74米的抛物面天线。探测仪器有辐射仪、温度计、气压计、照相机等。另外,因远距离飞行无法利用太阳能,探测器安装的不是常用的太阳能电池,而是一种名叫放射性同位素发电机的装置。它安装在探测器伸出的一支“胳膊”上,活像一只拳头,可以进行核发电,有了它,不管探测器飞离太阳多远,都用不着再为电能发愁了。先驱者10号当时造价2000万美元,设计寿命21个月。
  
  如果真的遇到“外星人”,探测器怎么和他们联系呢?科学家们当然不会忽略这个问题,他们让探测器捎带了一份给“外星人”的特殊礼物—一张特制的“名片”。这种“名片”大概是世界上绝无仅有的,它宽7.5厘米,长13.5厘米,由于是用经过特种工艺处理的镀金铝板制成,所以几十年都不会变形。
  “名片”的设计者是美国康乃尔大学的天文学家卡尔·萨根与另一名科学家和一位艺术家。卡尔·萨根说:如果我们在地球之外发现了另一个文明社会,人类的历史将进入一个崭新的阶段。
  先驱者10号最初名叫先驱者F,发射后才被美国航宇局“更名改姓”。
  1972年3月3日,一枚宇宙神-半人马座火箭把先驱者10号送上了一条漫长而危险的道路。刚开始,专家们非常担心它的命运,可是后来的事实证明,他们的担心完全是多余的:先驱者10号在穿过小行星带时虽然险象环生,但最终却完好无损地闯过了这道“鬼门关”。先驱者10号的这个经历,使科学家们打消了多年来的顾虑,认识到小行星带并不像想象的那样可怕,宇宙探测器不需要特殊的防护也能安全通过,这为未来的宇宙航行打开了大门。
  1973年12月,经过一年零九个月飞行的先驱者10号安全飞抵木星。随着先驱者10号越来越接近木星,美国航宇局艾姆斯研究中心的专家们开始坐立不安,都在默默祈祷,因为这时一个新问题在折磨着他们:先驱者10号上的各种电子设备,究竟能不能经受住木星附近强辐射的考验。结果,先驱者10号又一次摆脱了危险。12月4日,它从距木星13万千米的地方发回了第一批三百多张木星近景照片。在对木星的考察中,先驱者10号发现木星有辽阔的磁场和巨大的辐射带,并首次发现这个行星中的“大哥”主要由液体和气体组成。
  访问木星之后,先驱者10号借助木星的引力,向更遥远的地方飞去。1981年7月,它到达距太阳37亿千米处,并进行了探测。先驱者10号发现,太阳大气层的范围十分广阔,以前科学家们认为太阳大气层的边界处于木星或冥王星的轨道上,可是先驱者10号的探测结果却告诉他们,太阳大气层的边界远至150亿千米处,是地球到太阳距离的100倍。由于距地球实在遥远,先驱者10号的这些探测信息,经过3个小时28分钟才传回地球。
  1983年6月13日,美国航宇局宣布,经过11年的飞行,先驱者10号已经长途跋涉了56亿千米,成为飞出太阳系的第一个人造探测器。为了这次成功,美国航宇局艾姆斯研究中心举行了热烈的庆祝活动。
  
  到1997年3月,经过整整25年的长途飞行,先驱者10号已经飞到了距离地球100亿千米的宇宙空间,所以它发出的无线电信号需要9个小时才能到达地球。这时,它仍在以每秒4.5千米的速度飞行,可是探测器上能正常工作的仪器只剩下6台。由于动力差不多用尽,它已经没有办法继续发回有价值的科学信息,因此1997年3月31日格林威治时间19时45分,科学家们怀着恋恋不舍的心情切断了与先驱者10号的通信联系。于是,这个世界上工作时间最长的太空探测器在为人类忠实的服务了25年之后,光荣地“退休”了。不过,先驱者10号仍然“老有所为”,继续向地球发回微弱信号,直到2003年1月22日,它因放射性同位素能源耗尽后与地球失去了联系。
  先驱者10号探测器在人类的航天史上创造了许多第一:第一个穿过火星和木星之间的小行星带,第一个到达木星,第一个飞出太阳系。先驱者10号以它优异的成绩永载史册。
  继先驱者10号奔向太空后,美国又于1973年4月6日发射了它的“双胞胎兄弟”——先驱者11号探测器。它除多带了一个名叫磁强计的仪器外,几乎和先驱者10号一模一样。
  先驱者11号像先驱者10号一样对木星进行了探测,它飞到了离木星仅40000千米的地方,拍摄了少量照片。然后,它借助木星引力把自己加速到每小时17.3万千米,从而在1979年9月20日成为第一个飞越土星的探测器。当它在土星上空21400千米处掠过时拍摄了大量照片,并完成了多项科学考察。看过先驱者11号发回的照片和数据,科学家们大喜过望,一位天文学家兴奋地说:“先驱者11号发回的照片和科学数据,使我们对土星的了解增加了1000倍。”
  
  拜访土星之后,先驱者11号继续向前飞去。1983年6月13日,它越过了海王星。由于科学家们为它设计的路线和先驱者10不大一样,所以它在1990年2月23日才飞离太阳系,成为继先驱者10号、“旅行者”1号和2号之后第4个飞出太阳系的人造物体。1995年10月2日,科学家们终止了与它的联系。
  现在,先驱者10号和先驱者11号两个探测器如同两个断线的风筝一样正自由地遨游在茫茫的宇宙中间。因为它们不会自行消亡,所以将永远存在下去。科学家们预计,很多年后先驱者10号将到达一颗名叫毕宿五的星球。或许有一天,一位“外星人”会偶然发现这两个探测器,并偶然找到探测器上携带的那张特制的“名片”。他将发现,“名片”上刻着这样一幅图案:一男一女两个地球人,男人右手举起,表示向“外星人”致意。他们的背后是先驱者探测器抽象的外形,脚下则是10个大小不等的圆圈,表示太阳和9颗行星的相对位置。从表示地球的圆圈处还引出了一条带箭头的曲线,箭头的边上画着一个三角形的小符号,表示先驱者探测器是从地球飞来的。“名片”上还刻着14条辐射线,代表14颗脉冲星,表示我们的太阳系和14颗脉冲星的相对位置。

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