|
登陆火星找水还是找生命 如何跨星球救治”勇气”
央视国际 2004年01月29日 09:27
如何跨星球救治勇气号
科学家们发现，“勇气号”已经觉察到它的闪存有问题，当它无法解决这个问题时，它就“关机”大吉，然后再试着启动。在三天时间里，“勇气号”自我启动了60多次，但都没有成功。当“勇气号”觉察到某个致命缺点时，它就会让自己进入“安全模式”，这样，科学家们就会有更多的时间来诊断问题所在，找出解决办法。美国科学家表示：“这是一项目前世界上最先进的技术，俄罗斯人的探测器从未具备这个能力，所以他们发射的探测器发生故障后必死无疑。”
■“勇气号”距离地球49，000，000英里
谁会想到，“勇气号”也会捉弄人。自从成功登陆火星以来，它以其完美表现令世人折服，全世界因此掀起一股空前的火星热。然而，当美国宇航局的科学家于上周三向它发出指令，要求它向地球发送科学数据时，“勇气号”突然捣起蛋来———发送回来的是一堆“垃圾”。科学家们命令它休息，它像一个淘气的孩子一样，哭着喊着就是不上床！
科学家们说，“勇气号”彻底疯了！可火星上没有精神病医院，它根本无法“就近就医”，“诊治”的重任只能由地球上的科学家来完成，问题是，“勇气号”在49，000，000英里以外的火星上，相隔如此遥远，科学家如何诊治“勇气号”呢？
■人们有机会看到万里之外诊治“勇气号”的神奇之术
美国宇航局的科学家比任何人都清楚形势的严峻。这次火星探索任务的经理费罗兹·纳迪里在向媒体通报这一消息时，脸上难掩沮丧，你可以从他说的“上帝，不要抛弃我们”这句话中猜出他当时是一种怎样的心情。
然而，这突如其来的变故，对肩负探索太空的科学家们来说同样是一次难得的机遇，也只有在这样的情况出现后，人们才能一窥科学家万里之外诊治“勇气号”的神奇之术。他们通过自己的创造力和想像力，再加上眼前的键盘，就可以将一个个科学灾难分割成无数的“1”和“0”，将大病分成小病，让小病变成无病。
■无人飞船太空探索的经验和教训为科学家建立起足够的信心
在太空探索方面，美国和前苏联之间的竞争一度达到白热化。在一些美国科学家眼里，前苏联以及后来的俄罗斯的太空技术太过粗糙，“和平号”空间站是人类探索太空的一个里程碑，但美国科学家挖苦说，这个庞然大物是用纸糊起来的。但不管美国科学家如何评论，苏俄在载人航天方面的领袖地位却是不容置疑的。
其实，美国科学家也有足够的理由为自己骄傲。“勇气号”成功登陆火星后突然病倒，美国科学家于是施展遥控诊治之术，有信心在未来的两到三周时间里让它康复。美国科学家的这份信心是在吸取了许多次无人飞船太空探索任务的经验和教训的基础上建立起来的。在这些探索任务中，他们遇到了许许多多难题，从摄像机遭干扰，到天线突然折断，无所不包。如果没有这些积累，救治今天的“勇气号”这样的“重病”，简直不可想象。
■这是一次关于想像力的练习
那么，地球和火星相距如此遥远，科学家如何给“勇气号”把脉并成功排除故障呢？美国宇航局前任务控制小组成员，目前担任航天评论员的詹姆士·奥比格表示，在发射太空探测器的问题上，各国科学家有一个共识，那就是探测器必须具有顽强的生命力，一是最大限度地防止故障的发生，二是发生故障后便于科学家们将自己的聪明才智向数百万公里以外的地方投射，最终排除故障。
“勇气号”于1月4日在火星成功登陆后，驶下登陆器，拍下了古塞夫坑的珍贵照片；在被怀疑曾经有过水的火星地表取样。这些任务的顺利完成，证明了它的撞击打性和易维护性是无可挑剔的，其表现甚至超过了科学家的预期。上周六，其孪生兄弟“机遇号”又在火星的另一面成功着陆，并将在一周后驶下登陆器，开始火星漫步。但一周前，正当全世界密切关注着“勇气号”在火星上的一举一动之时，它突然与地面失去了联系，瘫在了火星上。
但美国宇航局的科学家们并没有因此而灰心丧气，他们将从数千英里之遥的地方收集到的零碎信息收集、拼凑起来，制定了维修计划。首先，科学家们根据手中掌握的信息对“勇气号”的故障做出诊断，然后制定出他们所能想出的所有可能的方案。喷气推进实验室的工程师朱列·唐森德表示：“这是一次关于想像力的练习，你必须从你所看到的信号，想象出所有可能的原因。”
为了解开“勇气号”的故障谜团，科学家们在“沙盘”面前一研究就是几个小时。沙盘上放有火星登陆器的复制品，科学家们时而推一推它，时而拍一拍它，看看会出现什么情况，从而想象出火星上的“勇气号”究竟怎么了。
■目标被锁定在“勇气号”在睡眠时用来存储数据的闪存上
外行人也许会从登陆器复制品的一个变形动作来判断“勇气号”的故障所在，而科学家真正关注的则是他们在向登陆器发出一个指令后，电视屏幕上出现的那一连串代码。通过程序语言，登陆器的每一个动作都变成了符号，科学家们对这些符号逐个进行核对，最后，他们将目标锁定在“勇气号”在睡眠时用来存储数据的闪存上！
科学家们发现，“勇气号”已经觉察到它的闪存有问题，当它无法解决这个问题时，它就“关机”大吉，然后再试着启动。在三天时间里，“勇气号”自我启动了60多次！但都没有成功。
当“勇气号”觉察到某个致命缺点时，它就会让自己进入“安全模式”，这样，科学家们就会有更多的时间来诊断问题所在，找出解决办法。奥伯格表示：“这是一项目前世界上最先进的技术，俄罗斯人的探测器从未具备这个能力，所以他们发射的探测器发生故障后必死无疑。”
当然，太空探索是一项复杂的工程，整个过程不可能一帆风顺。例如，“航行者2号”探测器摄像机的一部分突然破裂，这意味着它无法正确地转动，科学家们于是训练它转动得更加柔和一些。“伽利略号”探测器的大天线是设计用来传送科学数据的，但它一直没有展开过。科学家就重新发出指令，让它自身携带的记录仪将照片存储起来，最后通过一部较小的天线传回地面。如果记录带的某一部分发生故障，科学家还能让照片绕过故障区，存到其他安全的部分。
■“勇气号”专门设计了“瘫痪模式”，即使不用闪存照样可以重新启动
“勇气号”的急救设备十分先进，科学家们专门设计了一个“瘫痪模式”，即使不用闪存，“勇气号”照样可以重新启动。如果在“瘫痪模式”下，“勇气号”的全部功能仍无法恢复，它就会在接到指令后进入睡眠状态，让科学家们有足够的时间找到并将问题隔离起来。
当然，用来指挥“勇气号”的程序繁多，在不激活它的情况下，把这些程序和代码全部检查一遍，准确地找到问题的源头，需要数周时间。如果问题出在软件上（科学家希望如此），科学家们最后就可以发送一套新代码，取代旧代码。如果“勇气号”的硬件出现问题，科学家可以向“勇气号”下达指令，不再使用出现问题的那些硬件。
不管问题是出在软件还是硬件上，纠错的过程对科学家们来说都是一个考验。虽然唐森德明白，她的任务是向美国人民奉献一次完美的火星登陆任务，但她同样珍惜探测器发生故障这样的机会，她说：“整个登陆过程完美无缺当然是一件很了不起的事情，但我们科学家同样喜欢遇到问题，找到问题，解决问题。找到探测器的故障所在，让它重新在火星上漫步，这同样是一件令人激动不已的事情。”
找水还是找生命
由欧洲宇航局“火星快车”太空飞船发射的“猎兔犬2号”的主要任务就是寻找火星上是否存在生命，但“猎兔犬2号”一去无音信。美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测器都在火星成功着陆。关于这次火星探索的主要任务，美国宇航局公开的说法是，确定火星上是否有水。可是美国一名参与火星探索的科学家披露说：他已经找到火星上有生命的证据！
美国的“勇气号”和“机遇号”火星探测器都在火星成功着陆。关于这次火星探索的主要任务，美国宇航局公开的说法是，确定火星上是否有水，可是美国一名参与火星探索的科学家披露说：他已经找到火星上有生命的证据！
曾参与过火星登陆计划的科学家基尔·莱文博士表示，美国宇航局在“海盗号”探测器1976年成功登陆火星期间已经发现了火星上存在生命的迹象。自20世纪60年代以来，美国和俄罗斯（包括前苏联）已在火星登陆计划上投入了数十亿美元的巨资。但在“勇气号”和“机遇号”之前，只有3艘探测器成功登陆火星，分别是20世纪70年代的两艘“海盗号”探测器以及1997年的“火星探险者号”探测器。1976年，当太空飞船有史以来首次登上火星时，整个世界都为之振奋。
美国科学家在生物实验中发现，火星土壤中有奇怪的活动迹象———与排出气体的微生物相似。在宣布另一颗行星上发现生命之前，美国宇航局还进行了多次实验，希望找到有机物的证据。但“海盗号”探测器成功登陆火星后，并没有发现这种生命存在所必需的物质———有机物。美国宇航局也因此得出结论，火星上并没有生命存在的迹象。
但美国生命探测实验的三位顶尖科学家之一的莱文博士表示，他从来没有放弃过“海盗号”探测器确实在火星表面的土壤中发现了活的微生物这样的信念。莱文博士不断地进行实验，研究所有来自火星和地球的新证据，最终于1997年得出已经发现火星生命的结论。
莱文博士说，“勇气号”和“机遇号”找到的新证据可能永远平息火星是否有生命的争论。莱文透露，他采用的检测生命迹象的方法与众不同。如今已是美国生物技术公司Biospherix总裁兼CEO的莱文目前正在进行一项新实验，他认为“这项实验将平息科学界关于火星生命的争论”。
然而，美国宇航局和欧洲宇航局对莱文博士的观点并不认同。由欧洲宇航局“火星快车”太空飞船发射的“猎兔犬2号”的主要任务就是寻找火星上是否存在生命，但“猎兔犬2号”一去无音信。莱文博士认为，“猎兔犬2号”本身就是一项充满风险的战略。他说：“令人奇怪的是，不管他们怎么说，事实上‘猎兔犬2号’并没有携带任何生命探测仪器。不论是它携带的GCMS（有机探测器，据说比‘海盗号’探测器敏感），还是同位素分析仪器，它们都不能提供活的有机体的证据。”
在火星是否存在生命的问题上，美国宇航局的此次火星探测计划采取了比较慎重的态度。美国宇航局的“勇气号”和“机遇号”充当的是“机器人地质学家”的角色，在火星平原上漫游。但火星登陆计划的副经理马克·阿德勒仍拒绝承认这次火星任务是为了寻找生命。他表示，登陆计划的主要科学目的是了解火星的水环境，不是寻找生命。
阿德勒表示：“在‘海盗号’探测器成功登陆火星后，我们总结到这样的经验，那就是在你真的不知道要去寻找什么东西的时候，提出具体的实验任务是非常困难的。”有关火星是否存在生命的问题一直就充满很大争议。在“海盗号”探测器成功登陆火星后20年，科学家在南极洲的火星陨石中发现了像微生物一样的生命形式，从而有人得出火星存在生命的结论，然而这一结论后来都被否定了。
正如美国天文学家卡尔·萨根所言，非同寻常的结论需要非同寻常的证据。断然肯定此次火星探测计划会发现与以前截然不同的东西，这没有任何理由。英国剑桥郡英国南极科考队的火星生物学家查尔斯·考克尔说：“如果我想知道火星是否存在生命，那就需要进行大量的探测实验。如果我们没有在火星上找到任何生命存在的证据，这可能只意味着我们在正确的时间去了错误的地点。”
你必须适应火星时间
“勇气号”和“机遇号”都靠太阳能提供动力，所以必须白天“工作”，晚上“睡觉”。200多位科学家和工程师不得不延长他们每天的时间，以便与火星时间同步。在做火星探测实验的同时，探测器小组的约40位成员也成为睡眠专家研究的对象。
“勇气号”和“机遇号”火星探测器相继在火星上成功着陆，全世界掀起一股火星热，过去困扰人们的火星谜团也一个接一个地被解开。民间有种说法：地上一年，天上一天。果真如此吗？火星时间真的和地球时间不一样吗？
虽然地球上的一年等于火星上的一天，但火星时间和地球时间确有差异。史蒂文·斯奎尔斯是“勇气号”和“机遇号”火星探测器计划的首席科学家，承担了许多重要工作，但人们总是看见他精力充沛，所以，他的一些同事怀疑他是否发现了一天有25个小时的奥秘。
他确实发现了一个奥秘，但不是一天有25个小时，确切地讲，是火星上一天的时间———24小时39分35秒。斯奎尔斯在“勇气号”火星探测器和“机遇号”火星探测器完成其使命的整个过程中，完全依照火星时间来安排自己的生活，这段时间预期至少4个月。设在帕萨迪纳的喷气推进实验室是加利福尼亚州理工学院的分支机构，负责管理美国宇航局的太空科学办公室的火星探索探测器计划，而位于纽约州伊萨卡市的康奈尔大学负责这两个探测器的科学仪器的管理工作。在康奈尔大学任天文学教授的斯奎尔斯说：“我们的探测器是按照火星时间工作的。”“勇气号”和“机遇号”都靠太阳能提供动力，所以必须白天“工作”，晚上“睡觉”。
因为探测器的日常通信窗口也按照这个时间循环运行，斯奎尔斯不得不和其他200多位科学家和工程师延长他们每天的时间，以便与火星时间同步。斯奎尔斯承认一天时间的增加很有意思———“你每天要晚睡39分钟”———但他也指出，延长火星时间的生活产生的生理冲击非常小。斯奎尔斯表示，最基本的问题是，小组成员必须适应火星时间，每天要多过一定的时间，而一旦到了外面，我们又要适应24小时这个周期。整个探测器小组都在喷气推进实验所的任务控制中心工作。他们已经在附近比较安静的区域租了几个安装了避光设备的公寓，而且其中有几位科学家戴上了特制的火星表，这种表能记录每天多增加的39分钟35秒的时间。然而一旦探测器小组成员从公寓出来，他们会受到“外部刺激”连珠炮般的冲击，他们的身体还要适应全天24小时正常时间的运行。
斯奎尔斯说：“我们需要在这个地区得到一些严肃的建议”在得了时差症疲倦的时候，他就会跑进康奈尔大学睡眠研究人员詹姆士·马斯在匹兹堡机场（建于2000年）的家，两人都意识到他们的合作对“数据饥饿”的睡眠研究人员和探测器小组成员来说是一种福音。斯奎尔斯说：“在我们做自己实验的同时，我们还有机会成为其他人实验的课题。”探测器小组的约40位成员已经成为睡眠研究的对象。
如手表一样的小加速器记录下科学家在火星任务白天和晚上进行期间的运动情况。通过读取加速器上面的数据，睡眠研究小组可以推断出科学家醒和睡的具体时间。科学家的工作间里有来自哈佛大学、布朗大学和斯坦福大学的睡眠专家，美国国家航空和航天局艾姆斯研究中心也在帮助调整小组成员的时差。斯奎尔斯说：“关键是不要让人们的作息时间出错。” 参加这次火星登陆计划的科学家坚持每周6天（火星时间）的工作制，工作4天（火星时间），休息2天（火星时间）。不过常住地在帕萨迪纳的工程师休息的时间更长，他们有3天（火星时间）的休息时间。斯奎尔斯说，工程师们也是地球人，他们“也要买水果，割草，去开家长会”，他们必须处理的一天24小时的信号甚至比其他人还要多。
斯奎尔斯最担心自己患上“恶毒的火星时差症”，“机遇号”探测器于1月25日登陆火星，斯奎尔斯离开“勇气号”小组，加入“机遇号”小组，继续按照火星时间工作。如果有谁看到斯奎尔斯显得迷迷糊糊的话，不要奇怪，你看见他的时候可能是在火星时间凌晨2点半。(杨孝文 任秋凌)
|
