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霸王龙、亚特兰蒂斯、雪人、克隆、时间机器、第三类接触……
当你看到这些词,会联想到什么?
神秘!
在所有这些神秘的词语背后,都隐藏着众多的传说、猜测、推理、甚至谎言,而对这些神秘的境域,世界科学家、特别是中国科学家有着怎样的认识、研究和探索?又有哪些最新成果已经或即将公之于世?还有哪些新生的神秘境域是你所不熟悉的、又会快速膨胀起你强烈的探奇欲望?
你知道潜伏在海底的深海霸主是谁吗?你知道使用什么手段去完成星际飞行吗?你知道数千米水深、上百度高温、有毒无氧的环境下有谁可以生存吗?你知道有一种几乎来无踪去无影、既像航空器、又像巨型昆虫、比飞碟更隐秘的不明飞行物吗?
《探索·发现》十几位编导用了近一年心血竭尽全力,锁定目标,遍及古生物、人类起源、古文明遗迹、生命科学、太空探索等诸多领域难解之谜,搜集到所能搜集的前沿素材和最新发现,以栏目越来越成熟的创作理念,倾心打造出这部全新境界的系列纪录片。
神秘地带
“惠更斯”在行动
新疆石人:草原帝国志(上)
新疆石人:草原帝国志(中)
新疆石人:草原帝国志(下)
极度深寒:暗黑征服者
极度深寒:吸血鬼潜行
探海威龙
天刹:“外星人遗址”之谜
天兆:麦田圈总动员
生命状态
病毒惊魂
克隆危机
虚拟人矩阵
太空谜径
2005漫游太空
2003火星任务
第五类接触(上)
第五类接触(下)
飞棍:未被公开的UFO档案
天地大冲撞
终极幻想
后记
2033火星任务(片断)
2003年7月,美国宇航局最新研制的火星探测机器人“勇气号”踏上旅途,奔向遥远的火星。有人说未来最令人激动的探险莫过于人类能够亲自飞向火星,而旅行者面临的挑战也是常人难以承受的。
火星是地球的近邻,最近时离地球只有5600万公里,而且除了地球的卫星月球,火星
是太阳系中最适宜人类访问的天体,因此科学家普遍认为火星是未来人类向空间发展的首选目标。
从古到今,没有任何一颗行星能够赢得比火星更多的关注,因为这颗夜空中荧荧如火的红色行星与地球如此相似一存在着四季更迭,一天的长度相仿。这里有绵延5000多公里的太阳系最大的峡谷——水手谷,有太阳系最高的火山、高达27000米的奥林匹斯山。长久以来无数人怀有强烈的好奇,想知道那片红色土地上的详情,但火星的神秘感并没有因为人类航天器的频繁造访而减少,40多年来,人们共发起了30多次火星探测计划,其中三分之二以失败告终。火星是否有生命这个已经困扰了地球人100多年的谜题仍未解开。或许,为了眼见为实,最好的办法就是派人上去看看,把火星标本带回地球研究,就像“阿波罗”登月计划所做的那样。早在1 952年火箭专家冯?布劳恩就曾经提出过庞大的载人登火星计划,他设计需要由10艘在太空组装的飞船,组成“火星舰队”集体飞向火星,而且登陆火星也将需要至少70名航天员。从人类现有的航天技术来说,火星的距离还是太远了,由于轨道问题实际从地球出发到达火星最少需要运行4亿公里,这相当于将完成几千次到达月球
的旅途。
如果未来某一天人类首次航向火星,由于火星距离如此遥远,它会直接带来两个问题:一是飞行器需要携带大量燃料,因此造成体积庞大,有人粗略计算飞船可能重达1000吨;二是航行时间长,宇航员很难适应。现在,关于飞行器人们想出的办法是分散运输,人和货物分离,但宇航员的问题似乎更为复杂。
专家白延强认为,火星探险最大的风险就是它远离地球,在人的心理上离地球越远,他的恐惧感或孤独感就会越来越强,因为至少航天员认为离地球越远,受到救援的力量越弱,返回地球的希望就越小。
500多年前,人们对地球的了解和今天人们对火星的了解差不多,1492年8月8日,哥伦布率领3艘帆船踏上了他们将永载史册的远征,不过当时船上即使是最有经验的水手也对从大西洋向西的航线一无所知。试探前行了1个月之后,远征队已把加那利群岛丢在后面,驶入烟波浩淼的大西洋。但随着时间的流逝,距离熟悉的世界越来越远,船上的水手们开始烦躁不安,思乡病开始蔓延。哥伦布的航行方向也受到了越来越多的船员们的质疑,此时船上的水手们已经暗中集合起来,他们频频闹事,甚至要抢过对船的控制权掉头回家。哥伦布感到了巨大压力,为了稳定人心,哥伦布不得不开始发布编造的航程消息,他一方面奋力鼓舞士气,另一方面惩罚闹事的船员,才使事态平息。1 0月7日,他们已向西航行了很远,按照计算这时应该已经见到日本,但前方仍然一片茫然,哥伦布也焦虑起来。过了两天哥伦布做了最后祈祷,发誓如果三天内看不到陆地,只能遗憾地返航。最后瞭望台报告说前面发现了大陆,哥伦布终于从绝望中摆脱了出来。
同样是开辟新途路,进行前无古人的远征,当未来人类第一次飞向火星的时候也许和哥伦布面临的挑战很相似。而当年哥伦布深入大洋不过两个月的时间,就遭遇了船员哗变,自己心理濒临崩溃的危险,而未来的载人登火星任务要求宇航员在狭小的飞船内,忍受长达一年半的寂寞航程,距离家园达几亿公里,在失重状态下,狭小的空间中,伴随着种种生活不便,这会不会是更为巨大的考验宁宇航员的生活总让人感到非常有趣,像在失重环境下,物体可以四处飘飞,人也以地球上想像不到的方式生活起居,实际上失重的滋味可并不那么美妙:由于血液一直往头部涌,头脑会变得昏沉,典型的状态是失去方向感,经常分不清上下,而且困扰太空人的还不止这些,绝大多数宇航员初上太空都会产生视力下降、嗅觉、味觉迟钝等症状.当然随着时间的延长,有些症状会逐渐消除,但是无法消除的是远离家园的孤独感、狭小空间的幽闭感,还有无处不在的危险的辐射。高能宇宙射线与太阳耀斑爆发产生的高能粒子会给宇航员机体造成类似核辐射的损伤。一旦脱离了有磁场保护的地球,宇航员与辐射之间,就只隔一层薄薄的舱壁了。
还有骨质丢失,在长期失重条件下骨骼中的钙质会流失,导致骨质疏松。因此,人们会看到飞船在回到地球后,重力恢复,很多宇航员已不能自己出舱了。从资料上看,有些宇航员在执行了一次太空任务回来后,骨骼中的钙质流失竟然接近30%。专家魏金河介绍说,美国把骨丢失当成生理问题里的头号任务,他们实验观察的结论是,,骨丢失差不多跟飞行时间成正比,大概是每飞行100天能减少1O%,这是一个很大的数字。俄罗斯的巴连阔夫是飞行时间最长的宇航员,飞行400多天里,他进行了一系列的防护,因为他本身就是个航天医生,他负责其他航天员的医学观察,本身对自己要求很严格,所有的防护措施都非常严格地执行,在这种情况下他的小腿骨头回来一测还降了14%,这是个很严重的事。
现在美国还在各大学征集有效的办法,防治骨质丢失,因为如果按照美国的说法骨钙每100天减少1 0%的话,那么未来在飞往火星往返几年的时间,宇航员的骨质会降低到一返回地球就会瘫痪的程度。而俄罗斯更重视研究太空生活中宇航员心理状态的变化。当宇航员在太空工作的时候,地面工作人员同时密切注意他所有的行为,包括他发来信息所用的字眼、工作的成绩、眨眼的频率。俄罗斯的研究资料显示太空活动刚开始的时候,心理压力很大,但随着宇航员适应工作环境之后,压力慢慢减轻,不过大约一个月之后,压力又再次上升,犯错几率也随之增加。魏金河介绍说,从现在的模拟失重实验,还有地面的隔离实验,都证明了长时间隔离以后人的情绪会变得很糟糕。俄罗斯做得最好的就是地面隔离实验。他们在2005年计划要做6个人的实验,大概是500天,大家隔离起来做一些比较单调的事来模拟航天的工作。他们以前做了几次实验,有一次发生了问题,航天员打架,脾气变坏以后控制不住了。将来真的要飞行假定最长时间3年的话,这是个很严重的问题,所以地面需要很好的实验。
1986年苏联的和平号空间站发射升空,成为一座可以长期飘浮在太空中的科学实验室,它也为研究人类能否长时间生活在太空提供了良好的实验场。
在和平号空间站中,科学家对宇航员的体育锻炼、饮食作息进行了长期的监控,研究发现失重条件对人体心脏功能有比较严重的影响,并且空间高能粒子对宇航员视网膜的损害也比较大,如何防治这两个问题是目前空间生理学研究的新难点。此外1997年6月,和平号空间站同太空物体相撞,专家分析认为,当时驾驶空间站的宇航员患上了“运动失调综合症”,患有这种病症的宇航员最明显的特征是难以抓住一个起伏跳动的皮
球,但最可怕的是“运动失调综合症”将加速人体器官组织的老化过程。为此,科学家专门设计了空间知觉实验来测试宇航员的反应。
但和平号毕竟不是永久性的空间站,2001年,和平号空间站寿终正寝。现在由16个国家共同建设的有史以来最大的航天器一国际空间站接替了它的工作。这座空间站在建设方面不但规模更为庞大,而且设计更为合理,充分考虑了宇航员在太空长期居住对生理和心理双方面的要求。
白延强介绍说,最早的飞船里面的航天员是没有私密空间的,在和平号上有一部分但很小,现在的国际空间站给每个航天员都有一个小的环境,允许他自己休息、洗漱和进行自己喜欢的活动,而且国际空间站还允许航天员带一部分自己喜欢的东西,比如电脑、音乐带子、DVD,甚至允许带一些玩具、家人的照片、书籍等等,让航天员尽可能感觉有家的感觉。
音乐也是一种非常有效的心理调节手段,和平号太空站上传来的歌声告诉人们,有了音乐的陪伴宇航员是多么地轻松愉快。
现在无论是在飞船内还是在空间站中,宇航员吃的都是从地球带去的食品。而未来载人火星探险至少需要1年半的时间,这就意味着如果所有的燃料、水和其他生活物品都要从地球上带过去的话,那么飞船就要非常庞大。所以现在各国科学家正在研究一种名叫“自养循环系统”的新技术。目的是在人类飞向火星时,在飞船内可以种植一些能够长期生长在严酷太空环境中的植物,并且养一些小动物,让它们与宇航员一起产生一个小的生态圈,使各种资源能够循环利用。比如人可以食用植物,这样不但粮食同题可以解决而且这些植物还能够吸收宇航员员呼出的二氧化碳生成氧气;而人体的排泄物也可以作为这些植物的肥料。
俄罗斯科学家还曾经试验在太空中种植小麦,发现小麦虽然长势良好,但总不结籽儿,后来他们为此专门建立了一个独立的舱室,里边加入一些大气压力,并且增加一些必需的气体成分,最终地球上最为普及的作物小麦也在太空繁殖成功。专家认为研究自养循环系统的紧迫性在于:未来这项技术不仅需要应用在太空长距离飞行活动中,将来的月球基地、火星基地上更要用。
如何培育适合在太空生长的物种也是需要解决的问题,因为太空环境对动植物生长发育的影响现在人们还很不了解,而中国利用自己的航天技术也在这方面做了很多有意义的实验。比如1 990年航天医学工程研究所利用中国的返回式卫星,就曾经做过关于蚕的孵化实验,一批蚕卵被小心的贴放在返回舱中,它们乘坐“尖兵一号”卫星,在太空中飞行了8天,这期间正好完成了幼蚕的孵化过程,回到地面以后,在地面人员的精心喂养下,这批在太空孵化出的小蚕逐渐长大,科学家们惊讶地发现它们的生命周期缩短了,正常的蚕是经过四眠以后成熟,然后吐丝结茧,而它们三眠就成熟了。而且突变率增大,有很多蚕出现了螯虾翅,就是蚕的身上长出了两个奇怪的大泡泡。
白延强介绍说,这个问题各个国家都在研究,包括我们国家,但现在只是初步的,比如说90年代初美国的生物圈2号,8名科学家,4个男的和4个女的,用了两年时间,从实验效果来说并不理想,虽然取得一些经验,但后来发现放进去的植物、动物、微生物等很多物种最后都死亡了,生态圈最后没法维持,科学家不得不出来了。从这个意义上来说,造一个能够像地球这样的生态控制系统现在看来,我们认知不到的东西太多了。不是简单地通过船上做的一个生态系统来达到火星,至少在短期内是做不到的。
由于运行轨道的原因,火星有时候离地球近,有时候比较远,所以飞往火星26个月才有一次机会。同样原因,人们必须要在火星上耐心等待五六百天才能踏上返乡之路。
......
未来登上火星的航天员,要在火星是生活工作至少一年半的时间,所以他们不可能长期住在着陆舱中,而是需要一个适合人类居住的基地之中.人们设计的火星基地,它的建筑材料可以就地取材,并且还兼顾了火星的重力状况和气候环境,基地还设计出了科学考察的设施。关键问题是这个基地最好在人类宇航员到达前就要准备好。朱仁璋介绍说,这个工作由谁来完成呢,毫无疑问这个重任是落在火星机器人团队上的,不是一个机器人,而是一个团队,是分批登上火星的机器人来完成这个先期工作的。
虽然由机器人来建设火星基地听起来似乎和科学幻想差不多,而事实是火星探测早已在使用高级机器人了。1975年,美国的“海盗1号”和“海盗2号”两个探测机器人就已经踏上火星,它们发回了第一张火星表面的照片。1996年12月,携带“旅居者号”火星车的美国火星“探路者号”探测器发射升空,1997年7月4日它在火星阿瑞斯平原着陆。“旅居者号”是在另一颗行星上真正从事科学考察工作的第一个机器人车辆。这个6轮小车只是个原始的太空机器人。它主要靠地球发出的指令工作,自主程度很低。
2004年分别到达火星的两个孪生兄弟“勇气号”和“机遇号”火星车,则被科学家们亲切地称为机器人野外地质学家。它们的漫游能力比“旅居者”要大得多,装备也更为先进,最重要的是它们的智能化程度是前所未有的:因为从地球到达火星,无线电信号至少需要1O分钟,如果一切由地球控制,机器人一旦遇到危险肯定来不及反应,所以机器人必须足够聪明,自己能作出许多决定,现在它们还在火星上执行着任务。就像人一样,它们环视四周,只要发现哪些岩石看上去有意义,就会开动6个轮子走过去,伸出装备着显微镜、研磨器和识别设备能够灵活地伸展、弯曲和转动的机械手,对岩石进行钻探和分析,解读岩石和物质中所记录的有关古代火星的故事。
朱仁璋认为,现在机器人已经发挥了很大作用,但还不够。比如说现在的火星探测器只能在火星表面上钻一个几毫米的孔,因此人们需要研制智能化程度更高、力气更大、跑得更快的一支火星机器人团队。将来即使人登上了火星,也需要一支强有力的机器人团队,在人的指挥和控制之下齐心协力完成火星探测等科研项目,因此火星机器人这项技术是人类登上火星的一项关键技术。
机器人技术综合性很强,载人航天对它的推动可以带动机械、传动、控制等多方面的科学研究和工程技术发展,并且许多民用技术也会从中受益。现在的火星车已经可以自主寻找目标进行探索,完全不依赖人类的指令,可以想见20年后,更加能干的机器人将成为首批登陆火星宇航员的得力帮手。
2004年1月15日,在美国宇航局总部,布什宣布了美国政府制定的雄心勃勃的新太空计划。人类踏上火星的梦想,现在已经真实地进入了美国和欧洲的空间计划。
布什在讲话中将美国的新计划分为四个阶段:第一阶段,美国将让航天飞机尽快重返太空,并完成在国际空间站的任务。第二阶段也就是2010年前,美国将完成国际空间站的工作,停止使用原先的航天飞机并研制新一代太空飞船。第三阶段,美国在2008年前将无人驾驶的探测器送上月球,而在2015年到2020年之间人类将重返月球。第四阶段,美国在20;50年之后将人类送上火星甚至更远的星球。分析人士认为第三阶段的任务重返月球是美国新太空计划中的重要内容,也是火星之旅的前奏。
而一个月之后的2月25日,中国国防科学技术工业委员会对外宣布首期投资14亿元人民币的中国绕月探测工程正式进人实施阶段。
