艱難的火星探謎之旅
2013 六月 20日 9:02 in 太空探索, 專欄, 科學月刊精選好文 by sciencemonthly美國國家航空暨太空總署（NASA）的好奇號（Curiosity），經歷八個半月的漫長旅程，於2012 年8 日6 日成功地著陸火星。長久以來，美國航太總署一直籠罩在大幅削減預算的低靡氣氛之中。這次的火星探謎之旅，終能得以揚眉吐氣。
登陸火星，到底有多困難呢？首先，來談談火星與地球間的距離。如以光行距離的時間來表述，則會看到比較實際的數字。一秒鐘的時間，光可以繞行地球表面七圈半，這與地球到月球的距離相接近。從地球到太陽表面，光行時間約需八分鐘，亦即約為地球到月亮距離的500 倍。
火星與地球間的距離，會隨著兩者繞日運行的相對位置而變化。最遠的光行距離是22 分鐘，最近的光行距離是3 分鐘。這一趟好奇號火星探謎之旅，兩星球間相距15 分鐘的光行距離，也就是到月亮的行程的900 倍左右。哇，真遠！
以上，只是從距離的觀點來看。倘若從技術上來看，那將會有多困難呢？我不是太空專家，無法詳細說明這一趟太空之旅。然而，根據物理力學的原理，仍然可以一窺端倪。當探測飛行器抵達火星預定的軌道時，它的速度、飛行角度、與火星間的距離及在軌道中所受的火星引力，都必須遵守牛頓的力學定律。如此，火星引力方能剛好抓住飛行體，使它在預定的軌道上，環繞火星飛行。
若火星引力過強，則飛行體將會墜向火星。反之，若引力稍弱, 則會抓不住飛行體，使得飛行體遠離火星而去，奔向無垠浩瀚的太空。試想，一旦此情況發生時，遠在地球的太空控制中心可否即時地發出訊號，來調整飛行器的狀態呢？很抱歉，遠水難救近火！訊號一來一回之間，約需半個小時，太久了！所以，一切都要依靠飛行器本身的軟、硬體，即時自行搶救、迅速處理。
從以往的火星探謎之旅，也能體會進行火星之旅的困難程度。1960 年初期，火星探謎之旅展開了序幕。而且，還是蘇聯先發動的。到了1971 年，在十一個年頭中總共嘗試了11 次。基於種種原因，無奈一一鎩羽而歸。事實上，根本就是「有去無歸」。1971 年，好不容易成功地送上一枚繞行火星的飛行器，也將登陸車送上了火星。然而，登陸車僅僅存活了短短的20 秒鐘，就香消玉殞了。1973 年，蘇俄太空總署又送上一枚繞行火星的飛行器，終於傳回了60 張照片。很不幸地，此枚飛行器的壽命也只維持了短短的九天，就一命嗚呼了！直到1996 年為止，先後又嘗試了數次的火星探謎之旅，依然是全軍皆墨、灰頭土臉！
美國起步較晚，1964 年開始，前仆後繼地發送探測器到火星。這些環繞著火星運行的探測器，先後命名為Ranger 1、2、……、6。起先，探測器是繞著火星軌道運行。然後，再「自殺」式地（受制於火星引力）朝著火星壯烈地衝去，有些像日本的神風（Kamikaze）特攻隊！在俯衝的過程中，攝影機拍攝火星的容貌，並將照片送回地球。前六架「自殺機」，全都壯志未酬身先死，常使NASA 淚滿襟！直到第七架自殺機「Ranger 7」，在墜毀之前，成功地傳回7000 多張照片。
NASA 在興高采烈之餘，一直在思索著；這一回為什麼能夠這麼順利呢？不久，有人發現，當Ranger 7 不顧一切地向著火星投懷送抱之時，火星任務控制中心的一位工作人員不停地在啃花生，企圖壓制著他緊張的心情。大家推測，大概就是這不尋常的舉止，帶來了好兆頭。從此以後，每一回當火星欲著陸前，都會有人帶花生來啃，而且不會有人反對！
在火星軟著陸的困難度比在地球上要大到百倍以上，為何會如此呢？火星的大氣中，只有極稀薄的二氧化碳，約為地球濃度的百分之一。不像地球，有氧、氮及充沛的水氣，以及厚厚的大氣層。由於火星體輕、引力弱，故其大氣層的厚度非常的薄弱。因此，需要到達很低空時，降落傘才能起用。不但浮力微弱，而且能開傘的時間也太短，遂使軟著陸的工作變成一項極為艱難的挑戰。
在火星引力的作用下，好奇號持續地迅速向著火星飛奔而去。當好奇號抵達火星大氣層的頂端時，其速度已經達到每秒1.2 公里，它是現代步槍子彈剛出槍口時速度的五倍多。倘若再加上好奇號本身如汽車般的質量，那麼欲使它在到達火星表面前減速到零，真是一項挑戰性極高的工程技術。
2004 年，著陸火星的登陸車精神號（rover Spirit），它是包裹在一個巨大的氣球內。在著陸的過程，採用減速傘。待接觸火星表面時，運用氣球多次彈性碰撞的方式，成功地著陸。精神號最後一次與地球通訊的時間是在2010 年，此後便失去了聯絡，這比太空總署所預估的壽命長了20 倍。2011 年，太空總署終於放棄嘗試使它復甦。並且，還一本正經地為它舉辦了一次告別儀式，猶如對待一位忠貞的烈士。
以往的火星登陸車，好像微波爐般大小。然而，這一次的好奇號，體大質量重，好比一輛多功能的箱式跑車（sport-utility vehicle, SUV）。因此，不能夠故技重施，採用彈跳的方式著陸，使得軟著陸的困難度大大地增加。此番，太空總署採用了一連串的手法。整個著陸的過程，像極了耍特技，一招招的亮出。只要其間任何一個小環節出錯，就會全盤皆輸。成功著陸時，難怪那些控制中心的人員會像小孩子般高興得又蹦又跳。局外人很難體會他們一路走來的艱辛，以及成功的喜悅。好奇號登陸成功之際，恰逢美國經濟危機。一位記者在報刊上感嘆地寫道：美國有這麼多絕頂聰明的科學家與工程師，完成了如此艱巨的任務，為什麼簡單的國家經濟問題卻束手無策呢？
除了美蘇兩國之外，日本於1998 年也嘗試過一次火星之旅，但飲恨失敗。2003 年，歐洲太空總署（European Space Agency, ESA）也嘗試過。雖然飛行器成功地繞行火星飛行，但是登陸車依舊失敗。
軟著陸
指飛行器或火箭以不會損害本身機體和陸地的方式登陸，相對於「硬著陸」以衝撞或墜落方式著陸，是比較溫和、穩定的登陸模式，但困難度也較高。 我起來了 哈哈 剛才迷了會 不知道說些什麼 又看了一次 發貼看看自己積分 考慮可以列入精華 謝謝分享了! 看了你的帖，讓我有一種說不出的感覺 哪時候積分才會高啊 圍觀來了哦
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