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人类为什么要探索宇宙?

好奇 爱 好奇 23浏览 0评论 来自:格隆汇

北京时间2018年11月27日凌晨3点54分,洞察号火星无人探测器在火星表面成功着陆,开始执行人类首次探究火星内心奥秘的任务。随后,洞察号通过与其同行的迷你卫星传回了火星的第一张照片。

这张照片有些模糊,据说这是由于拍摄照片时,探测器相机上的防尘罩尚未摘除导致的。不过尽管照片不太清晰,但意义依然重大,这表明探测器已经成功着陆,人类的文明又向前迈出了一大步。

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洞察号着陆的地点是一片较为平坦的区域,地点看似随机,其实背后进行过严密的科学筛选。科学家们首先要保证降落区域有充足的阳光照射,这样才能有充足的电能驱动探测仪器,其次要保证降落区域的地形足够平坦、地层相对疏松,因为接下来洞察号要在火星上钻一个迄今为止最深的孔洞。为了选择这样的合适位置,NASA用了4年多的时间来考察,筛选出了4个备选区域,这些区域都位于火星北纬3度-5度之间的赤道附近,最终选择了火星北纬4度东经135.9度的位置。这里距离之前着陆的“好奇”号火星车大约600公里。

截至目前,人类已经向火星发射了超过40颗以上的探测器,它们分别对火星的大气、磁场、地标进行了研究,比如“好奇”火星车,它主要是对火星表面的地质情况和物质的化学成分进行分析。但是这一次,洞察号是去探测火星内部构造的。

洞察号将在火星表面放置一台地震测量仪,然后用一个热流钻头向火星内部打一个深达5米的孔洞,再利用无线电通信测量火星自转轴晃动情况。

上图中,左边那个白色的半球形物体就是地震测量仪。它可以测量火星上的震动,包括低频的火星大气波动、卫星对火星产生的引力波动以及高频的火星自身震动信号。通过收集这些数据,人类可以大体推算火星的内部状况。

上图中右侧,机械臂旁深入地下的部分则是洞察号携带的热流探测仪。机械臂本身并不携带钻头,但是热流探测仪会自动向下钻探,深度可达5米。我们可以把它理解成一个温度计,热流探测仪可以用来测量火星内部的热量散失情况。

这一盾一剑的设计,让洞察号看起来更像一位勇敢的“星际武士”。

顺便一提,洞察号是NASA制造的,但是地震探测仪是法国空间局主导制造,热流探测仪是德国制造的。在当代,这些人类科技最前沿的技术更需要全人类精英们的协作。

另外,洞察号还有一个“旋转和内部结构实验仪”,这个设备可以通过火星与地球间的无线电传输来评估评估火星绕轴旋转产生的扰动,从而为测算火星内核大小提供线索。

为了保障洞察号的任务顺利进行,NASA还让还让两颗迷你卫星——“瓦力”和“伊娃”与洞察号同行,它们一路将洞察号的状况远距离发回地球。当洞察号在火星表面成功着陆之后,它们的任务已经完成。它们没有携带燃料,因此不能减速和改变轨道,而由于它们的速度超过了火星的逃逸速度,所以它们也不会被火星俘获,它们将会掠过火星,在太阳系内浪迹天涯。

而洞察号将持续工作一整个火星年,这个周期大致相当于2个地球年。

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火星是太阳系由内往外数的第四颗行星。随着星球轨迹的变化,火星离地球最远的时候,距离大概是4亿公里左右。每隔15年,火星和地球会有一次“亲密约会”,二者距离将会缩短到5500-6000万公里左右,大体相当于绕地球赤道1700-2000圈的样子吧。

2013年1月,软件工程师Kevin Gill用火星地形资料“还原”了一个火星。在他制作的图片里,火星看起来简直就是一个克隆版的地球,那里和地球一样有大量的海洋、山川以及沙漠,平原地区覆盖着众多的绿色植被,高纬度地区有苔原和冰川,赤道地区则有热带雨林。

Kevin Gill描述的火星是他美好的想象,那并不是真实的火星。

据目前所知,火星上基本就是一个大沙漠,地表遍布沙丘和砾石,空气以二氧化碳为主,大气既稀薄又寒冷,中间还悬浮着沙尘,经常有沙尘暴发生。地球的地质活动比火星活跃,尽管地震海啸之类的变化常常会带来灾难性影响,但是这其中也体现了地球的生机,而火星地址活动不活跃,地表地貌在远古时期基本都已经形成。

火星上有太阳系最高的山——奥林帕斯山,也有太阳系最大的峡谷——水手号峡谷。这样的火星地理命名有时候会让人产生一种错觉,以为火星和地球一样,上面生存着某种生命体,或者说,火星有望成为人类的第二母星,但是至少目前人类没有在火星上发现任何生命的迹象,现在也无法真的让马斯克移民火星。

但是,人类依然乐观地认为,火星是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。因此,在许多影视作品里,人类用自己的想象力塑造了一个外星物种——火星人。

还有一种有趣的猜想。有一些学者认为,地球生命很可能就是源于火星。在遥远的N亿万年前,火星人的文明走到了尽头,然后他们来到了地球,带来了生命的种子。

有关于地外生命的猜想,最根本的原因可能是人类执着地认为,浩瀚的宇宙中有着不可穷尽的星体,类似于地球这样的星球总会存在的,不可能只有地球上存在着生命。这种执念不知道属于正执还是偏执,因为它既无法证实,也无法证伪。

洞察号的两颗卫星伴侣“瓦力”和“伊娃”的成本约为1850万美元。洞察号最初的预算是6.75亿美元,原计划于2016年3月发射,但由于其搭载的地震测量仪主要传感器出现真空密封不严的问题,发射被迫推迟。之后,地震测量仪重新设计,发射时间也推迟到2018年5月5日,项目成本超过9.93亿美元。

然而,洞察号只是作为全部三个参加竞争美国宇航局“发现”计划经费支持的项目之一。

另一个维度上,NASA的“发现”工程项目是希望利用较小的投资获得新的发现,因此每个项目预算不超过4.5亿美元(洞察号因特殊原因超支了),而“好奇号”这样隶属于“旗舰”项目的工程耗资高达25亿美元,卡西尼·惠更斯探测器花了39亿美元。与这些相比,洞察号的投入还只是一个“小项目”。真正的星空探索是极其烧钱的活动,那可不是几张纸牌和一句水逆就可以画上句号的事情。

那么,人类为什么要探索宇宙?

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人类为什么要探索宇宙?这是一个很宏大的问题,但它也是可以讨论的。

首先,人类目前所掌握的一切知识都来自于对宇宙的思考与探索,探索宇宙是推动人类文明进步的关键。

当人类还处于蒙昧时期的时候,我们的先祖就对神秘的星空保持着旺盛的好奇心,他们无法科学地解释日月星辰的变化,但是他们相信那里面蕴藏着无尽的智慧。天文学就是人类历史最悠久的学科之一,早在远古社会,部落的首领们就曾向人们描述星空展示出的神谕。无论东方文明还是西方文明,其神话故事里都有关于天文星象的描述,人们相信,无尽的星空自有深意,一颗星辰的运行往往预示着某种重大事件的发生。

人类继而观测星体的运行,观察四时的变化,编制历法,指导社会生活,并用各种语言写下了无数壮丽的诗篇。这些对浩淼星空和神秘宇宙的体验、感悟与思索都极大地丰富了人类的精神世界,它是人类科学、宗教、艺术、思想发展变革中的原动力。

1997年,美国旅行者1号在即将飞出太阳系时,它回望地球,拍摄了这张照片。这张照片的拍摄点距离地球64亿公里,在照片里,人类的母星如一粒微尘。世上常有人自欺欺人地认为,人类在宇宙中具有至高无上特权,但实际上,我们的星球在宇宙无边的黑暗中只是一颗孤独的尘埃。

今天人们经常说,当代是一个高科技时代,但是,实际上我们对于宇宙的认知是很少很少的,地球在宇宙里都是一粒微尘,人类则更加渺小了。在真理面前,人类知道的那一丁点知识太少了,因此更需要去探索未知。

其次,地球是人类的母星,但在某种意义上,它也是人类的囚笼。

人类文明的发展进程与能源的使用密切相关。当人类掌握了火,人类的进化就迈进了一大步,而随着水、煤炭、蒸汽、电力、石油、核能等能源的广泛运用,人类一步一步走进了科技时代。但是,地球上的能源并不是真的取之不尽,用之不竭,如果真的有耗尽的那一天,地球上的人类该怎么办呢?

从目前的历史阶段看,整个人类星际移民确实很不现实,但科技的进步速度是难以预料的。人类登上地球生态圈顶峰不过几千年,人类科技文明的历史更短,也就是近代这三百多年,但是这三百年来人类所创造的文明成果远胜之前的几千年,而最近这几十年的科技变化更是迅速。这意味着科技的发展轨迹并不是线性增长,它是指数型的增长,而之后还可能越来越快。那么,谁又能断言千百年后的时代里人类无法实现星际移民呢?

另外,探索宇宙还有可能让人类避免一些灾难性的事故。

在亿万年前,恐龙是这个星球上的霸主,但是恐龙已经灭绝了,它们留下的只是化石。恐龙灭绝的原因可能是一颗小行星的撞击,那么人类也有可能在未来遭遇类似的星际灾难。也许一千年之内人类做不到,但两千年呢?

探索宇宙,也是为了在太空构筑一道保卫人类安全的万里长城。

探索宇宙也是推动科技进步的关键。

宇航科技是现代科学技术高度综合集成的体系,它包括几乎涵盖人类已经掌握的各个学科,人类对宇宙的每一次探索都是一次大规模的协作,比如阿波罗计划,总参与人数超过40万人,涉及80多个研究所、200多所大学、2万多家企业。这种协作对于所有的学科都是一次巨大的促进。

今天人们经常讨论的手机技术、互联网技术、无人驾驶、新能源汽车,这些科技早期其实都发端于太空科技的研究与开发,这些技术已经深刻地改变了我们的生活。人们平时讨论的科技通常都属于技术应用层面的进步,而真正的前沿科技基本都来自于对宇宙的探索。

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结语

宇宙究竟是什么?它从哪里来?它将到哪里去?人类在宇宙里又是何种意义上的存在呢?

每个人的心里都会有许多问题,所有的问题都可以不断地追问下去,最后都会归属到宇宙的起源问题,而起源问题目前仍然无法回答。没有人知道人类何时能回答这些问题,但是乐观地想,也许总会有那么一天的。

人类作为独立的物种,已经存在了大约200万年。人类的文明始于约一万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个100万年,那么就必须努力地守住人性的下限,同时去努力地突破科技的上限。

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