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60年前的今天,人类从一幅蜡笔涂鸦中第一次近距离看到火星

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60年前的今天,人类首次看到另外一颗行星的近照。

确切的说,第一张还不是近照,而是“近画”。

1965年7月15日午夜刚过,加利福尼亚州洛杉矶西边帕萨迪纳市圣盖博山脚下一座房子里的针式打印机动了,吱吱呀呀打破了本该有的寂静。打印纸上出现的是满满一篇数字。

在那个年代,人类航天才刚刚开始,我们对地球之外的其他行星的了解甚至比那些远在光年之外的恒星还要少。比如我们的邻居火星,早在万历年间,伽利略就把望远镜对准了这颗红色的荧惑之星,发现它不是一个点,而是一个小圆面。到了康熙初年和康熙五年,惠更斯和卡西尼这两位就相继用望远镜看到了火星上的明暗变化,并把火星的自转周期精确到了分钟。光绪三年,意大利人斯基亚帕雷利靠脑补看到了火星上的“运河”,于是火星人成了上个世纪之交的最大的IP,并且在1938年10月30日因为哥伦比亚广播公司一个广播剧引发了全美国的火星人入侵大恐慌。

广播剧的剧本源自HG威尔斯的小说《世界大战》,由后来成为“公民凯恩”的GO威尔斯演绎

一直到1965年,人类依然不清楚火星表面的具体情况,不清楚火星大气的基本构成,对火星表面存在生命甚至文明依然抱有很大期望。。土星五号之父冯·布劳恩曾经设想了一套地球到火星再到火星表面的运载体系,其中包括火星飞机。那是基于当时认为火星大气密度是地球大气密度一半的假设。

1958年NASA刚一成立,行星际探测就被列为了重点研究方向,为此NASA招安了一个民间机构---喷气动力实验室(JPL)。JPL最早可以追溯到1936年,是加州理工学院一群老师和学生组成的火箭爱好者小组,他们在加州西边的沙漠里玩钻天猴,1944年有了Jet Propulsion Laboratory这个名号。

JPL、加州理工、帕萨迪纳,是《生活大爆炸》的故事背景

1958年成为新成立的NASA的一个研究机构之后,JPL的第一个大项目---水手计划。

1962年7月22日,水手一号发射,不到90秒之后,托举水手一号的宇宙神-阿金纳B火箭被地面指控人员启动自毁程序炸碎。原因是导航程序里某行少写了一个“-”,导致系统失稳。没关系,就像网球一样,还有一次二发机会。在航天时代的早期,因为整个系统可靠性很差,有点余粮的都不敢玩一锤子买卖,至少有个备份。这种传统一直延续到我们的嫦娥时代。水手二号就是一号的备份,在一号失败的一个月零五天之后,水手二号顺利升空。它的目标是掠过地球最近的大邻居金星。在那之前,我们对金星也有颇多期待。笼罩全球的浓密云层虽然阻碍了对金星表面的探索,无法让我们产生诸如运河和城市之类的瞎想。但是看不着有时候比看得着还刺激,万一那是一个阴雨绵绵沼泽遍地的星球呢?水手二号上的探测器测得金星大气平均温度高达425℃,如果有沼泽,那也一定是铅水在里面流淌。

水手三号的目标是火星。在水手三号任务规划期间,JPL的几位物理学家提出了一个跟他们的工作没什么关系的要求---在水手三号上装个摄像头。

科学家和没怎么接受过科学训练的人类最大的区别就是可以摆脱大脑对感官的直接依赖。他们不需要亲耳聆听,就可以从波形图上感知座头鲸歌声的美妙;他们不需要细嗅,从色谱图上就可以感知蔷薇的芬芳;同样,他们也不需要亲眼目睹,那些诞生与毁灭的终极故事,不过也就是一串串的数字罢了。

但是杰克·詹姆斯(Jack N. James 1920~2001)不这么想,他是火箭工程师出身,也是水手三号四号任务的项目主管。

詹姆斯力主在他寸土尺金的探测器上放一个电视摄像机。那是一个200×200个光敏二极管阵列,每个光敏二极管可以产生6bit灰度信息。每张图大约3万字节,逐行扫描之后,以8.33字节每秒的速度回传地球。

不是詹姆斯想“亲眼”看看火星,他认为公众需要,人类还是一种,以后也会一直是一种视觉系动物。

1964年11月5日,水手三号搭乘宇宙神-阿金纳火箭升空。最初的几个小时一切顺利,直到地面工作人员发现水手三号的整流罩没有正常分离,导致它的太阳能帆板无法正常发电,抢救来几个小时后,水手三号被宣布死亡。

还有备份,这就是水手四号。先要解决整流罩的问题,工程人员认为是水手三号的复合材料整流罩设计有缺陷,于是改为传统的金属整流罩,为此增加的发射质量,火箭方面想办法再压榨、极限,补偿回来。

距离水手三号的失败不过23天,水手四号在1964年11月28日发射。1965年7月14日,水手四号即将到达距离火星表面9846公里的近火点,探测器上的磁力计、辐射计和电视摄像机灯设备开机。

15日凌晨,当第一幅图像的数字文件花了十个小时传回地球的时候,水手四号恰好经过近火点。那时候的行星探测器,还不具备入轨探测的能力,比较那需要减速,需要更多的推进剂,也意味着更大的重量和高一个数量级的控制精度。

JPL的实验室里,科学家们先收到了那张打印纸,那是200×200个像素的光照强度数据。

他们有一套程序把这些数据还原成黑白影像,计算机正在做这个事。但是,等不及了,那时候的计算机的运算能力跟今天几十块钱的电子表差不多。还是直接人工解码吧,无非就是按照数字涂色而已。虽然只是个黑白灰的数据,但是咱知道火星大概啥颜色,所以直接来个“伪彩色”。

于是JPL的工程师把那张打印纸裁成一条条的,贴在纸板上,手工做了个涂色卡,买了盒蜡笔,就涂起来了。这在今天本来是学龄前儿童的玩具,但是,涂出来都,就是人类对火星的第一张近照。

之后几天,水手四号一共拍下了22张火星照片,储存在它1Mb内存的磁带上,传回来21张半。这些模糊到依然有很多想象空间的照片,彻底粉碎了火星人的存在可能,那只是一个孤寂荒芜的星球罢了。

同时,其他传感器的数据更加坐实了火星的不易居属性,大气密度只有地球的千分之一,没什么磁场,温度很低。

一转眼一个甲子过去了,我们看火星已经不再是雾里看花,只是离人类亲自踏足可能还有很长的路要走。或者,我们应该去吗?

水手四号的照片在美国引发了很大的热潮,有个奶农给JPL写了一封信,信里有这样一句话:“I'm not very close to your world, but I really appreciate what you are doing. Keep it going.”

一转眼一个甲子过去了,我们看火星已经不再是雾里看花,JPL也不再是唯一主导火星和其他行星际探测的机构,火星探路者、机遇号、勇气号、好奇号、毅力号,陪着JPL的那些火星探测器里还有我们的天问一号和祝融号。

只是离人类亲自踏足可能还有很长的路要走。或者,我们还应该去吗?

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