科学史评话最新专辑

我们地球自转一圈只要一天，水星却需要59天，而且自转周期和公转周期相差不大，因此水星上的日出日落可不是自转一圈的时间，而是足足88个地球日。而且水星的轨道偏心率也很大，这种特性也就造成了非常极端的现象。比如你就站在卡路里盆地之中，太阳刚从盆地边上爬上来的时候，看上去不算大。尽管如此，也比地球上看大两倍多了。

然后呢，太阳就会逐渐的变大，运行逐渐变慢，中午时分，太阳就停留在了卡路里盆地的正上方，几乎停住不动了。运行速度极慢，这时候的太阳几乎有脸盆那么大，卡路里盆地的温度越来越高，甚至可以达到420度以上。岩石缝隙里甚至会冒出极少量含有钾和钠的气体。然后呢，太阳逐渐越来越斜，也越来越小，最后逐渐落山了，卡路里盆地突然陷入一片黑暗。

水星上没有大气层，也就不存在什么晚霞余晖，要黑就是突然变黑的。从日出到日落，足足88个地球日。水星的自转轴差不多垂直于自己的轨道面，因此水星几乎没有什么四季交替，阳光直射点几乎不会南北移动，总是停在赤道附近。卡路里盆地因为恰好总是在阳光直射点上，也因此变成了一个极端暴热的地方，大家知道为啥叫卡路里盆地了吧，卡路里不就是热量的意思嘛。

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好在苏联的质子号火箭还是给力的。60年代刚研制出来的时候经历了一大串失败，但是进入70年代以后，产品质量稳定了下来，基本没再掉链子。火星4号和5号是1973年7月21和25号发射的。到了下个月的8月5号和9号发射了火星6号和7号，这4次发射比较成功。

但是，苏联人高兴了没几天，火星6号就出bug了，火星6号无线电信号不正常。苏联人真是不抛弃不放弃，还是不断通过设立在克里米亚半岛叶夫帕托里亚的NIP-16地面无线电工程综合体给火星6号发出各种遥测指令，希望火星6号能有消息回复。但是，火星6号传输回来的微弱信号并不包含现在探测器的状态。只能表示现在还有一口气。未来的所有操作都无法得到正确的反馈了。

这还不算是最糟糕的，屋漏偏逢连夜雨，火星4号和火星7号也出毛病了。

问题还是出在电子原件上，所以，火星4号需要刹车的时候反推火箭没开机。结果就导致火星4号没办法减速，无法进入环绕轨道，只能飞掠而过。尽管如此，火星4号还是拍了若干张火星表面的照片，分辨率还不错，每像素相当于100米见方。而且还用紫外线传感器获取了火星大气的数据。

火星7号呢，本来是个登录器，本体不减速，会飞掠而过。但是着陆器是要减速的，结果呢，这个着陆器提前被释放了，位置不对，角度不对，速度也不对。结果导致这个着陆器也是飞掠而过，根本没落到火星上。这两个家伙最后都变成了绕着太阳飞行的人造行星。谁叫他们用了不合格的电子原件呢？

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当距离擦过土星还有2小时的路程，照相机开机了。1979年9月2号凌晨0:36分，先驱者11号以每小时11.2万公里的速度疾驰而过，这个过程发生在土星背后，地球上是收不到信号的，所以穿过土星环的具体时间实际上来自于推测。到下半夜的3点中，戈德斯通测控站收到了先驱者回传的信号。现在可以宣布，先驱者11号穿过了土星环。现在正贴着土星环盘子的下表面往前飞呢。

从微流星体探测器接收到的数据，土星环其实根本不是由一大堆大冰块组成的。雷达数据不靠谱儿啊。误导了大家。土星环里1米大的冰块不能说没有，但是不是主流，平常根本撞不上。土星环的组成成份大部分还都是很小的冰晶颗粒。所以，先驱者11号擦着边穿过光环，基本没什么损失，穿过光环是安全的。

这时候，先驱者发送的照片也逐渐传回来了。从照片上看，土星环一点都不亮，而是发黑的。因为探测器这时候在土星环背面。背面照不到太阳，当然是黑的。B环可以说几乎是不透光的，可见密度相对来讲还是比较大的。

从发送回来的影像上，科学家们发现了一道极细的光环，只有大约几百公里宽。这道非常不明显的环在A环的外侧。大家谁也没想到这里还有一道独立的环呢。所以这道环被称为F环。F环和A环之间的缝隙被称为洛希缝。这个洛希就是那个提出洛希极限的洛希。用他的名字来命的确是非常合适的。因为土星环之所以出现，就是因为在这里形成不了大的天体，都被土星的引力扯碎了。明亮的A环之内是不可能有大型天体的，洛希缝差不多就是边界了……

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到了1973年的4月份，先驱者11号发射了。这颗探测器基本上和先驱者10号是一样的。但是轨道有所不同。首先是上一次先驱者10号在靠近木星的时候遇到了强烈的辐射，弄得所有仪器设备都过载了。甚至和地球逝去了联系。弄得艾姆斯研究中心和承包商TRW公司的工程师们心惊肉跳的，当然先驱者10号比较幸运，最后这些仪器都恢复读数了，和地球的联系也恢复的。但是依然损坏了一个光电倍增管，这东西太敏感，容易烧。

现在看来，木星的辐射带在赤道附近非常强烈，当然，木星本身是一颗流体组成的球，没有固定表面，你也不知道厚厚的云层下面那些气体液体是怎么流动的。这些因素都得对周围的辐射带有影响。先驱者10号恰好是因为辐射带的波动，才躲过了一劫。那么先驱者11号是不是还要重蹈覆辙？有没有办法不去辐射强烈的赤道附近，咱去两极不行吗？木星的两极，从地球上几乎是看不见的，角度不对。科学家们总是对未知领域充满好奇心。这会咱们能不能见识见识？

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1972年的3月3号，先驱者10号发射升空。这一次用的还是擎天神火箭+半人马座上面级。但是为了增加推力，在半人马座上面级上边又装了一个Star-37E固体火箭。用这个家伙完成先驱者10号的最后加速，就靠这东西临门一脚，足以把探测器送出太阳系。

火箭发射很成功，探测器被加速到14.4公里每秒远远超过了第二宇宙速度。11个小时之后，先驱者10号就已经路过了月球，由此可见这家伙飞得有多快。为了稳定自身的姿态，先驱者10号以每秒转一圈的速度快速旋转。等到三根拉杆伸出来了，转速也就降低到了一分钟4.8圈。这个过程符合角动量守恒。反正先驱者10号使用核电池，不需要太阳能电池，因此也就没有对准太阳的必要。只要轴线上的那口大锅能对准地球就行了，可以采用自旋稳定。

先驱者10号需要的总能量是100瓦左右。出发的时候，电池的功率是155瓦。根据计算，等飞到木星的时候，功率会衰减到140瓦，依然是富富有余的。30年后，大概会衰减到80%，但是用来把热能转化成电能的热电偶老化更快，估计只能提供60%的电力了，到那时候，仪器只能选择性的开启，无法同时开启了。不过呢，这已经远远超出了NASA当时的计划。NASA觉得能坚持两年就够用，当然时间长了更好。但是没想到坚持了那么久……

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相比之下，水手9号入轨精确度很高。所以在熬过这场沙尘暴之后，应该有不少的科学发现。就这么干等了两个多月，到11月底，沙尘暴已经开始减弱，完全平息则要到1972年的1月份了。

从水手9号发送回到照片上，大家看到有4个火山口非常明显，这些火山口非常高大，以至于高度远在沙尘暴之上。其中3座稍小一点的一字排开，间距均匀，后来这几座山被称为塔尔西斯山群，所在的这片高地被称为塔尔西斯高原。

这三座山包连成一条直线，在这条线的垂直平分线上有一座特别高大显眼的火山，后来被称为奥林匹斯火山。这个火山长期以来都是整个太阳系最高大的山峰。等到沙尘暴完全消退，科学家们终于看到了火星的真面目。原来火星地形非常复杂，不仅仅有大量的火山口，还有古老的河床，壮丽的大峡谷和巨大的撞击坑。水手9号发现了20座高大的火山，基本上都比地球上的火山要大。

火星上有冰晶云，有沙尘暴，有雾，有雪，还有风。这是一个相当复杂的星球，在整个太阳系，环境算仅次于地球的存在了。于是，一个老生常谈的问题又一次被问出来了，火星上有生命吗？我们的水手9号拍摄了7329张照片，覆盖了火星表面80%的面积，可以算是提供了第一手的资料。苏联的火星3号只拍了60张照片，数量上就完全没办法比了。苏联在火星探测上屡屡吃瘪，所以，有关火星的大部分知识，都是美国人提供的……

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月球上太阳出来了，那么月球车就可以开始到处溜达，月球上的黑夜，月球车就必须趴窝休息了。只要是月球车在行走，地面上就必须随时有两个人来操控这个月球车。一个负责开车，一个负责对着天线。正因为地球和月亮之间的距离太远，无线电通信有延迟，所以他们不可能像打游戏那样那么爽。他们每走一步都是小心翼翼的，必须谋划很久。天线稍微一歪就丢信号。这可不得慎重嘛。这事儿实际上是个体力活。一点都不轻松。

月球上一个白天，相当于地球上半个月。为了不浪费宝贵的阳光，地面操控人员必须三班倒的监控月球车的行动。本来拉沃契金设计局预计这家伙能在月球上工作3个月，实际上工作了10个多月。算是远远超额完成任务了。月球车1号走的最远的一天是走了2公里。而且还经历了一次日食，地球恰好挡住了太阳，月球表面的温度从130度在三个小时之内就降到了-100度。好在月球车1号自己带了放射性热源，所以这家伙不会被冻死……

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水手7号比水手6号晚一点到达火星。水手6号等于起到了打前站的作用。大家在画面上看到火星的南极极冠特别亮，因此临时改变了计划，让水手7号从火星的南极上空飞过去，就是为了好好拍摄一下火星的极地冰层。

火星的南北极也有极冠，北极的极冠在夏天会消失，南极的也会缩小，但是并不会消失。你可能会觉得，火星的极冠就像地球上的南极大陆那样，到处都是洁白一片。科学家们最开始看到的火星南极照片也是这样。但是对数据进行处理以后压低亮度，加大对比度，大家发现，火星南极的冰层并不是纯白的。里面也有层层叠叠的复杂结构。而且也有深浅高低。当时科学家们判定，极冠很薄，干冰积雪只有几公分厚。下边可能会有很厚的水冰，但是照片上看不出来。还得分析红外线数据才能知道。因为干冰和水冰的反射光谱还是不一样的。

有关火星上的冰层，我们先要建立一个观念，那就是火星上的气温比地球上低多了。夜里地面气温大致是在零下73度~125度之间。零下100度那是家常便饭。赤道附近气温最高的时候，也就是零上20度，绝大多数地区达不到这个气温。长年以来，火星的环境就是如此。所以，在南北极地区，即便是有水冰，这些冰也从来就没融化过。根据后来大量探测器发回的数据，这些水冰往往含有不少的尘埃，所以颜色也不像地球上冰山，白得耀眼，白得晶莹剔透。而是脏兮兮的，一点也不好看。当然，深层的冰就没什么尘埃，越靠近地表，冰就越脏……

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宇宙神半人马座火箭表现良好。顺利的把探测器送进了登月轨道。探测器和火箭分离以后也很顺利。第一步对准太阳，第二步找到老人星，就可以保证自己的姿态是稳定的。半途中还修正了一次轨道，优化了登月的条件。

就在完成了中途轨道修正之后，对面的工程师发现探测器不对劲，因为氦气储罐的压力在不断降低。这说明氦气在不断的泄漏。这些氦气是用来干什么的呢？是用来把燃料压进火箭发动机燃烧室用的。假如氦气全都漏光了，那么火箭发动机就无法工作了。

如果这些氦气被泄露到了太空里，也就是说喷出去了那么探测器的姿态肯定会发生改变，他们目前没有发现这种情况，这说明什么呢？说明这些氦气并没有漏到探测器之外，而是漏进了燃料箱，也就是说燃料箱里面的压力变得越来越高。但是燃料箱有个自动放气的阀门，如果压力高到一定程度就会放气，这就会导致氦气真的泄漏到太空里。

那现在怎么办呢？工程师们确定导致泄露的原因是因为调节阀故障。要想让这些调节阀正常工作，就必须开启游机烧一会儿。这一下就把后面所有的流程全部打断了。因为这些姿态调整发动机一开机，轨道也不对了，探测器姿态也不对了，反正什么都乱了。那也没办法啊，现在只能死马当活马医了。那也没办法，先开10秒钟再说，发现不灵，氦气依然还在往燃料罐里漏。再开23秒，发现还是不行……

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金星4号在距离金星表面4.5万公里的地方释放了着陆器。着陆器以每秒10.7公里的速度闯进了金星大气层。我们要知道，探测内太阳系的金星或者是水星，遇到的最大麻烦就是刹车困难。因为这个过程相当于探测器从高轨道掉到了低轨道。势能肯定是要转化成动能的。以当时的水平，如果靠火箭反推，根本就不够用。所以金星4号就不能像月球探测器那样先刹车进入环绕轨道，然后再做一步行动。只能一头撞进去再说。

所以，金星4号探测器释放的着陆器几乎是垂直砸向金星表面，金星的大气又非常浓密，所以球形表面的烧蚀材料马上就开始燃烧蒸发降温。着陆器外部的最高温度曾经一度达到了1.1万度。如果不靠烧蚀材料降温，连几分钟也坚持不了。金星4号探测器的本体完全没有防高温的设计，很快就在金星大气层里烧光了。只剩下着陆器继续往前冲。

着陆器经历的冲击过载也很大，张开降落伞的一瞬间过载达到了夸张的350G。降落伞展开以后，速度就骤降到了300米/秒，这个速度和初始速度10.7公里/秒是天差地别。这个过载是什么概念？你从10米高的跳台跳进水里，这个冲击过载大约是5G。飞行员弹射跳伞，过载大概是15~16G。

着陆器一开始开启的那个小降落伞只能做初步减速，300米/秒的速度也已经接近地球表面的音速了。探测器上的大气压力传感器一直在探测金星大气的环境。当压力达到0.6倍大气压的时候，小降落伞拽出主降落伞，开始进一步减速。

然后呢，着陆器开始和地球进行通讯，开始传回金星大气的数据。地面的科学家们看大数据的时候非常的出乎意料，因为他们发现，金星大气的氮气非常少。二氧化碳才是主要成分，这一点和地球大气很不一样。此前科学家们知道金星上肯定没有氧气，二氧化碳的含量非常高，但是没想到氮气如此之少，和惰性气体加在一起也只占了2.5%，90%是二氧化碳，剩下的份额主要是水蒸气……

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