书城童书十万个为什么(全集)
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第39章 宇宙大视野(4)

据研究,火星表面的岩石含有较多的铁质。当这些岩石受到风化作用而成为砂尘时,其中的铁质也被氧化成为红色的氧化铁。由于火星表面非常干燥,没有液态水的存在,这使火星上的砂尘极易在风的驱动下到处飞扬,甚至发展成覆盖全球的尘暴。1971年,当“水手9号”空间探测器飞临火星上空时,就曾观测到一次巨大的尘暴,尘暴先是从南半球开始,然后扩展到北半球,把整个行星都笼罩在尘埃之中。尘暴持续了几个月之久,大气中的砂尘才逐渐沉落,使火星表面恢复原来的状况。正是这种反复发作的尘暴,使火星表面几乎到处都覆盖着厚厚的氧化铁砂尘,结果火星表面便呈现出红色的面貌。在太阳光的照射下,火星在夜空中荧荧似火,发出火红色的光芒。

知识点:火星、火星尘暴、氧化碳

为什么人类要多次探测火星

在太阳系的八大行星中,火星和地球在许多地方十分相似:火星自转一周是24.66小时,昼夜只比地球上的一天多40分钟;火星自转倾斜角也和地球相近,所以火星上也有春夏秋冬四季的气候变化;火星上还有大气层。

1877年,意大利天文学家斯基帕雷用望远镜发现火星上有许多细长的暗线和暗区,他把暗线称为“水道”。有人干脆把“水道”翻译成英语的“运河”,暗区就成了“湖泊”。有运河就有智慧生命的大规模活动。于是,一个世纪以来,有关这颗红色星球上的火星人和火星生命的传说、猜测和探测不断出现。眼见为实,只有对火星进行逼近观测,才能彻底解开这些谜。20世纪50年代后,人类就开始了利用航天技术探测火星的努力。

早在1962年和1965年,前苏联和美国分别发射了“火星1号”和“水手4号”探测器,并首次给火星拍照。

1969年,“水手6号”和“水手7号”探测器观测了火星南极,并且发现火星大气中的二氧化氮含量高达95%。

1972年,“水手9号”探测器拍摄了7000多张火星照片,这些照片显示了火星表面70%区域中的峡谷、火山和干涸的河床。

1974年,前苏联发射的“火星5号”首次拍摄了火星的彩色照片。

“水手”系列探测器拍摄的大量照片表明,火星上根本没有运河。

那么,火星上究竟有没有生命呢?这必须对火星作进一步的了解,除了逼近观测外,还必须作着陆探测。

1996年12月,美国发射“火星探路者”探测器。1997年7月4日,“火星探路者”经过7个月的旅行,行程4.94亿千米,终于来到火星,并成功地在火星上的阿瑞斯平原着陆,同时向人类发回了1.6万张照片。这是美国航天局跨世纪的一系列火星轨道和着陆探测计划的开始。

1996年11月,美国发射“火星全球勘探者”飞船。“火星全球勘探者”在1997年9月进入火星轨道,这是人类成功地送入火星的第一个轨道器。

“火星探路者”终于找到了一些支持“火星生命说”的证据,从它发回的1.6万张照片中科学家发现,几十亿年前,火星的阿瑞斯平原曾发生过大洪水,而现在的火星可能与地球一样有晨雾,说明火星上有水,有水就可能有生命。而研究结果证实地球上的一块编号为“ALH84001”的陨星,可能来自火星,而美国航天局的科学家宣布,他们在这块陨星中发现了可能存在原始生命的证据。这一研究仍在继续。

知识点:火星探测、“火星探路者”、“火星全球勘探者”

为什么太阳系中会有那么多小行星

太阳系里有什么?一位天文学家曾巧妙地回答说:“一小簇大行星,一大簇小行星。”这句话的确抓住了问题的核心。太阳系中已经发现的大行星只有8颗,而从1801年发现第一颗小行星,到20世纪90年代末,已登记在册和编了号的小行星已超过8000颗,还有更多的小行星有待进一步的证实。

大行星的这些“小兄弟”究竟有多少呢?据统计,总数当在50万颗左右。其中的绝大多数都在火星与木星轨道之间运行,与太阳的距离集中在2.06—3.65天文单位。太阳系的这部分区域被称为“小行星带”。

为什么在火星和木星轨道之间,聚集着那么多小行星呢?

这个问题摆在天文学家面前已经有一二百年了,但迄今还没有普遍承认的定论。

常提到的是一种“爆炸说”,它认为:小行星带内原先是有一颗与地球、火星不相上下的大行星,后来,由于某种原因,这颗大行星发生了爆炸,炸裂的碎片就成了现在的小行星。但是,究竟从哪里来那么大的能量,居然能使整个大行星炸得粉身碎骨?炸飞的碎块又怎么能恰好集中在的小行星带内呢?

有人提出了另外的观点,认为原来这部分空间存在着直径都在几百千米以下的小行星,它们在长期绕日运动过程中,难免会相互靠近,发生碰撞甚至多次碰撞,于是就产生了现在这样大小不等、形状各异的众多小行星。碰撞说也有不能自圆其说的地方,如果有几十个那么大的天体在火星和木星的轨道间运动,就像是太平洋里有几条鱼在游动,哪来那么多碰撞机会呢?

现代比较流行的观点是所谓的“半成品说”,大意是:在原始星云开始形成太阳系天体的初期,由于木星的摄取和其他一些未知因素,使得这部分空间内本来就不多的物质更进一步减少,这样,这些物质无法形成大行星,只能成为现在的“半成品”——小行星。

有关小行星的问题,虽然一时还没有解决,但天文学家已经认识到,研究小行星对于我们弄清太阳系的起源问题是多么重要!

知识点:小行星、小行星带、爆炸说、半成品说

为什么火箭发射采用倒数计时

1927年,一批早期的宇航爱好者在德国成立了宇宙航行协会。不久,他们接受了为一部科幻电影《月里嫦娥》制造一枚真实火箭的任务。但由于缺乏经验,这枚真实的火箭始终未能制造出来,反而是制片商把一枚模型火箭先制造出来了。在拍摄影片的过程中,为了发射模型火箭,导演弗里茨·兰首创了倒数计时的发射程序。这种计时程序,既符合火箭发射规律和人们的习惯,又能清楚地表示火箭发射的准备时间在逐渐减少。

10分钟准备,5分钟准备……1分钟准备,直到发射前10秒钟,而后是10、9、8……3、2、1,起飞!这种倒数计时,会使人产生准备时间即将完结,发射将要开始的紧迫感。

电影成为这种发射模式的先导。之后,德国在20世纪30年代制成第一枚试验火箭,随后研制“V—2”火箭时,都采用这种倒数计时的发射程序。40年代以后,美国和俄罗斯研制的火箭和导弹,发射时也都采用了这种程序。它把火箭在起飞前的各种动作按时间程序化,既严格又科学,真是“万无一失”。

现在,世界各国的火箭、导弹和航天飞机的发射,自然就一直沿用这种倒数计时程序了。

知识点:火箭发射、倒计时、发射程序

为什么一枚火箭可以发射多颗卫星

发射卫星的传统方式是用一枚火箭发射一颗卫星。而用一枚火箭同时发射多颗卫星进入轨道,则是一种先进的航天发射技术。因为准备一次火箭发射,需要耗资数千万元和历时数年,工作量相当大,涉及范围也十分广,而且每次发射难免要承担一定的风险。一箭多星就能以较少的代价取得较多的效益,所以它从一个方面代表了一个国家航天技术的新水平。

一箭多星技术一般采用两种发射方式,其一是将多颗卫星一次投放,进入一条近似相同的运行轨道,卫星之间相距一定的距离;其二是利用多次起动运载火箭的末级发动机,分次分批地投放卫星,使各颗卫星分别进入不同的运行轨道。显然,后者的技术更为高超。为了实现一箭多星,需要解决许多技术关键。首先是要提高火箭的运载能力,以便把质量更大的数颗卫星送入轨道;其次是需要掌握稳定可靠的“星箭分离”技术,做到万无一失。运载火箭在最后的飞行路线和确定最佳分离时刻,使多颗卫星在各自的轨道上“就位”。另外,还必须考虑运载火箭装载多颗卫星难以稳定,多颗卫星和火箭在飞行中,所载的电子设备可能会发生无线电干扰等特殊问题。