火星探測─漫談如何一窺「熒惑星」的真面目

 
2017/05/15 蕭富元 | 淡江大學航空太空工程學系副教授
 哈伯望遠鏡最新拍攝火星全景圖(圖片來源:撰稿團隊取自http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/new-hubble-portrait-of-mars )
  •  哈伯望遠鏡最新拍攝火星全景圖(圖片來源:撰稿團隊取自http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/new-hubble-portrait-of-mars )
 

根據2016年9月份外電報導,美國太空探索公司(SpaceX)執行長馬斯克宣佈,他的公司將在10年內帶領人類移民火星,每個人最低準備10萬美金就能成行,但前往火星的航程很危險,參與的人們未必夠安全返回。或許該在冒險嘗試之前,先來一窺火星探測和這個古代被稱為「熒惑」之星的面目吧!

 

火星(Mars),古稱熒惑之星,因為它的顏色熒熒如火;英語中的意思則是戰神。它自古以來就是科學家和科幻小說家非常有興趣的一顆星球。火星的直徑約為地球的一半,但是它的自轉軸傾角則與地球類似;一天的長度也跟地球相當,為地球上的一日又40 分鐘;火星繞太陽一週 (一個火星年) 則大約是地球上的二年。

 

近年來全世界興起一股探測火星的熱潮,許多太空強權在未來幾年都有探測火星的計畫,主要是著眼於火星與地球的相似性。火星上有稀薄的大氣,去年美國國家航空與太空總署(NASA)證實上面有液態水,是科學上很重要的指標,因為液態水可以使當地溫度變化較為緩和,也有利於各種化學反應,通常代表存在生命的可能性,也代表將來人類有可能移民該星球。

 

過去望遠鏡觀測到的火星上面有些明暗特徵與一些細長條紋,猶如陸地、海洋和運河,很多人猜測火星上有液態水,甚至有火星文明,許多科幻小說也以此為題材進行創作。2003年的火星快車號 (Mars Express) 和2005年的火星勘測軌道衛星(Mars Reconnaissance Orbiter) 的資料顯示,其兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。2008年鳳凰號 (Phoenix) 直接於表土之下證實水冰的存在。2013年火星探測車好奇號 (Curiosity) 發現火星土壤含有豐富水分。2015年9月證實火星有間歇流動的液態水(液態鹽水)。

 

儘管火星相當迷人,但要進行火星探測卻非常不容易。天文上習慣稱地球和太陽的距離為一個「天文單位」(AU),大約是1.5億公里;而火星和太陽的距離,大約是1.5AU。也就是說,火星和地球最近大約是0.5 AU,最遠則是2.5 AU。通常從地球出發前往火星,以霍曼轉換(Hohmann Transfer)的方式,約需 260 天左右。來回一趟包含在火星上面等待的時間,總共需要規劃兩年的任務期限。這兩年中,不管是對於太空人的後勤補給、太空人的心理狀態、亦或是太空人的健康等等,都是非常嚴峻的考驗。

 

雖然前往火星的載人任務目前尚不可行,但無人探測器的任務卻一直不間斷。人類從1960年代便嘗試以人造衛星探測火星,歷經數次失敗後,在1964年由美國國家太空總署的 Mariner 4 太空船首次成功飛越火星。隨後在1975年人類首次有探測器登陸火星,並傳回火星地表的珍貴影像。時至今日,全世界已有數十個已完成或正在執行中的火星任務。

 

至2016年10月,目前有四艘在火星軌道上運行的探測船,分別是火星奧德賽號(美國)、火星快車號(歐盟)和火星偵察軌道器(美國)以及MAVEN軌道器(美國)。地表還有許多火星車和登陸船,包括兩台火星探測漫遊者(Mars Exploration Rover):精神號(Spirit)和機會號(Opportunity),以及鳳凰號登陸船(Phoenix)。

 

「宇宙,人類的終極邊界。」正如星際爭霸戰(Star Trek)影片開頭詞所言,我們對火星的探險,是人類邁向宇宙的第一步,「就是為了要繼續探索這個全然未知的世界,找尋新生命,和新文明。勇敢地航向人類足跡從未踏至的領域」。古人稱火星為「熒惑」,在星占學上象徵殘、疾、喪、飢、兵等惡象,或許我們不必如此悲觀或負面地看待火星,但要繼續探索火星上面的未知之境,或者要將人類送上火星探測,或發掘是否有生存移居之可能性,勢必要有面對更大挑戰的勇氣。

 

(本文由科技部補助105年度《「新媒體科普傳播實作計畫」─以環保永續、環境教育、財務金融、應用科學暨新媒體藝術等領域為例》執行團隊撰稿)
 
責任編輯:蔡美瑛|世新大學廣播電視電影學系

 
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