1.初揭“維納斯”的神秘麵紗
宇宙茫茫,深遠莫測。
人類急於要探測的天體,除自身的衛星——月球之外,就是距地球最近的“內行星”金星。人們每天黎明時仰望天空,晨星稀疏,但見一顆最亮的星,幾乎總是在日出前最後一個隱去,這就是我們稱之為“啟明星”,而西方人叫它“維納斯”的金星。
1961年2月12日,前蘇聯率先發射了重達643公斤的“金星-1”號自動行星際飛船,揭開了金星探秘活動的序幕。“金星1”號上裝有:校正發動機、飛船定向儀、軌道測量係統、遠程通信係統和新型耐高溫太陽能電池板等先進設備,升空後工作一直都比較正常。經過3個多月的航行,於同年5月19日至20日,在金星附近首次飛過。這艘飛船並沒有獲得什麼更有價值的信息,但驗證了探測器發射技術的可靠性和可行性。隨後,於1965年11月12日和15日,又連續發射了兩艘金星探測飛船。其中“金星-3”號於1966年3月1日在金星表麵硬著陸,成為人類到達其他行星的第一個人造天體。前蘇聯人在探測金星上又奪得了起步最早的“人類第一”。
1967年6月12日,前蘇聯又把一顆重達1106公斤的“金星-4”號從拜科努爾航天中心發射升空了。128天後,這艘新型飛船與金星順利交會,隨後放出著陸艙。在著陸艙一個半小時內的徐徐下降過程中,探測了金星上空大氣層的溫度、密度以及化學成分,並及時把這些數據發回地球。但隨著高度下降,金星大氣壓力越來越大,就在著陸艙還沒有到達金星表麵時,就被壓癟了,這說明金星表麵大氣壓力大大超過20個。
隨後,前蘇聯科學家根據這些情況,再次改進飛船設計,並於1969年1月5日和10日又連續發射了“金星-5”號和“金星-6”號,分別於同年5月16日和17日向金星下降,但仍未收到任何金星表麵的科學考察資料。
1970年8月17日,前蘇聯成功地發射了這艘“金星-7”號自動行星際飛船,於同年12月15日第一次在金星上軟著陸。這艘飛船總重為1180公斤,著陸艙裏麵裝備著500公斤的貴重科學儀器,在它著陸過程中,實時地將其收集到的金星表麵圖像、信息向地球傳送回來。
盡管著陸艙在著陸時,周圍壓力已達到90個大氣壓,環境溫度已高達450℃,但它仍能承受下來,並連續發送了長達23分鍾的下降過程中所收到的金星大氣層及表麵結構數據,使人類初次看清了金星的風采,這是世界上第一次收到從其他行星表麵發來的信息。
1972年3月27日,前蘇聯又發射了重達1184公斤的“金星-8”號。同年7月22日,足有915公斤重的著陸艙軟著陸成功,它執行的第一項任務就是仔細考察分析金星表麵的土壤成分,這使它成為在地球以外的行星上進行地質學考察的開拓者。第二項任務就是對金星表麵太陽光照強度進行測量。原來,人們總以為金星表麵是很黑暗的,可能是一團漆黑,沒想到著陸艙上的自動全景電視攝像機發回地球來的彩色圖像表明,金星上十分明亮,表麵是黃褐色的,而被濃雲籠罩著的天空卻是橙黃色的。
3年後的1975年6月8日和14日兩天,前蘇聯又連續發射了重量更大、儀器更多的“金星-9”號(總重4936公斤)和“金星-10”號(總重5030公斤)探測飛船。同年10月22日和25日它們分別進入不同的金星軌道並成為金星的第一批人造衛星,開始對金星大氣層的結構和性質進行長期考察研究。而它們各自攜帶的重達1560公斤的大型著陸艙安全降落在金星表麵上,對它進行了電視實況轉播,轉播沒有經過母艙而是直接從著陸點發回了全景圖像,並傳回了大氣壓力、溫度、濕度等數據。
前蘇聯在1983年6月2日和7日又發射了最後兩顆“金星-15”號和“金星-16”號探測器,於同年10月10日和14日先後到達金星軌道後,成為前蘇聯的又一批金星人造衛星,並進一步對金星進行了更加仔細的空中偵察。它們每天都用它們攜帶的高分辨率的合成孔徑雷達對160公裏寬、8000公裏長的區域進行掃描探測,從空中拍攝了大量金星地麵雷達圖像,繪製了北緯30度以北約占金星表麵1/4的金星地形圖。
至此,前蘇聯的“金星係列探測計劃”就算告一段落了。但1984年12月,前蘇聯又連續發射了兩顆“金星-哈雷”探測飛船,又用船載“浮升探測器”專門對金星的環境進行了仔細觀察,並取得了更新的考察成果。
2.“麥哲倫”號奮力追趕
20世紀60年代初,美國正集中全力進行探月計劃。但看到前蘇聯已捷足先登,對金星進行了空前的探測活動,格外焦急,政府當局立即決定兵分兩路,拿出一小部分力量來開展探測金星的活動計劃。
1978年,美國星際探測活動的重點轉移到探測金星。當年5月20日和8月8日,分別發射了“先驅者金星”1號和2號。其中1號在同年12月4日順利到達金星軌道,並成為金星的人造衛星,對金星上層大氣進行了244天的仔細觀測,還用其船載雷達測繪了金星表麵地形圖,幾乎探測到了金星的外觀全貌,先後向地球發回了10億比特的大量科學數據。2號飛船帶有4個著陸艙,一起進入金星大氣層,其中一個著陸艙著陸後連續工作了67分鍾,發回了一些圖片和數據。
美國為了在探測金星上爭取獲得更大成就,確定要利用它在雷達探測技術方麵的先進設備,透過金星濃厚的雲層,詳細探測金星的全貌和地質細部,於80年代後期決定進行發射飛往金星的“麥哲倫”號探測器。
1989年5月4日,美國“阿特蘭蒂斯”號航天飛機在近地軌道上把“麥哲倫”號金星探測器順利地釋放出來後,一路順風,經過15個月的航行,於1990年8月10日點燃製動火箭,使其速度由每小時3.96萬公裏減至2.79萬公裏,進入繞金星軌道後,立即開始全麵細致地對金星進行探測。8月16日首先用合成孔徑雷達對金星表麵進行試驗性測繪,發回了第一批照片。9月15日開始正式測繪。雷達的測繪圖像非常清晰,可以清楚地辨認出火山熔岩流、火山口、高山、地殼斷層、峽穀和隕石坑。它比過去的探測器拍攝的金星照片要清晰10倍。
8月16日首次試拍的第一張照片是金星的熔岩平原。它的覆蓋麵積為40×80公裏,分辨率為120米,圖片上可見到橫跨平原的斷裂帶、像是火山口的複合環圓形結構等。
“麥哲倫”號探測器的雷達探測裝置拍了金星的許多地域地貌圖片。它拍攝的金星“戈盧布基納”隕石坑雷達圖像十分清晰,其圖麵上亮度變化表明了金星的隕坑具有地球、月球和火星上的大撞擊坑的典型特征:階地式的內壁和一個中央峰。它的直徑為34公裏,位於金星北緯60.5度、東經287.2度的位置。
“麥哲倫”號探測器已經拍攝了金星大部分地區的雷達圖像照片,它的許多照片與前蘇聯的“金星-15”號、“金星-16”號探測器所拍攝的雷達照片,經常可以重合拚接起來,使判讀專家們得以互相印證,從而使人們對金星有了更進一步的了解。
按當初的計劃,“麥哲倫”號對金星的90%表麵進行觀測後,已於1991年4月中旬完成任務。但由於到那時燃料還有剩餘,它仍可繼續對金星進行探測。
不過,令人擔心的是,1992年1月4日,這艘探測飛船在發送回95%的金星表麵照片後,其主發射機的調製器發生了故障,使其無法正常傳送圖像信號。
後來,專家們啟動它的備用發射機,但發現工作25分鍾後出現過熱現象,耗能也過多,就好像1991年3月啟用它時曾發生過的那種故障現象一樣,隻好又用主發射機繼續工作。現在看來,“麥哲倫”號隻能退出現役了。
3.“水手”、“海盜”齊拜火星人
人類探測的太陽係第二大行星就是火星。在太陽係九大行星中,火星是在地球軌道外側、靠地球最近的外行星。它的直徑比地球小一半,約6800公裏,其質量是地球的11%,離太陽平均距離為2.28億公裏,它圍繞太陽轉一圈的時間要比地球慢一半,所需時間為687個地球日,也就是說在地球上已過了兩年,而在它上麵隻是一年。然而火星自轉速度和地球差不多,是24小時37分鍾。它的自轉軸與軌道平麵的夾角為25度。火星上也有一年四季的變化,一天中也有近似地球24小時的晝夜變化,從而獲得“小型地球”的美譽。這些外觀基本情況,使人想到地球上有人,火星上會不會也有“火星人”呢?將來人類是否能向火星上移民呢?這是近些年來人們一直議論的一個誘人的大話題,天文學家和航天科學家們也非常重視這個問題。因此,近30年來,對火星的探測成為美、前蘇聯兩國投入力量最大,發射探測器最多的一個重點課題。
1962年11月1日,前蘇聯率先發射了“火星-1”號自動行星際探測飛船,揭開了對火星探測的序幕。經過7個多月的航行,終於1-963年6月19日首次在火星附近飛過。美國於1964年11月28日也發射了“水手-4”號自動行星際探測飛船,1965年7月15日到達距火星約1萬公裏的附近擦邊飛過,發回了22張清晰的彩色照片,成為人類首次在最近距離上看到的火星真麵目,隻見火星表麵被隕石撞得坑坑窪窪,又幹燥又寒冷……
為了超過蘇聯,美國在火星探測計劃中執行兩套方案:“水手計劃”和“海盜計劃”。從1964~1972年間,美國共發射成功了“水手-4”、“水手-6”、“水手-7”以及“水手-9”號4艘飛船。從1975年8月至9月,又成功地發射了“海盜-1”和“海盜-2”號兩艘飛船。