此地有人到达星球研究所中科院物理所2018-11-11 12:17:28转自公众号：星球研究所
从没有什么地方像星空一般令人神往。人们常根据月相的变化制定历法，如中国的阴历；下图是月全食序列。摄影师@李文博。
2000多年前，人们便开始通过占星术向星空寻求未来的启示。图片来源@VCG。美好的神话似乎都与星空有关，牛郎织女跨越银河鹊桥相见的传说在我国代代相传。摄影师@阿五在路上。
但宇宙星河如此浩瀚，人的一生又如此短暂，探索茫茫宇宙的梦想实在有些无力和苍白。由哈勃望远镜拍摄的极深空影像，其中最遥远的星系距离地球甚至超过132亿光年。图片来源@NASA&ESA。
然而即便如此，凭着一丝好奇、一点执念，人类对太空的热情从未有半分退却。如今，仅对太阳系的探索，人类就已孜孜以求60余年，而未来还会有更多人为此前赴后继，甚至贡献自己的一生。
1957年，人类第一次将人造卫星送上太空，它长相简单而奇特，却注定成为一代传奇。第一颗人造卫星，史泼尼克1号，总计环绕地球440圈；下图是其模型。图片来源@NMUSAF。
它也被叫作“卫星1号”，这似乎预示着我们终有一天会踏上更遥远的征途。果不其然，第二年由苏联发射的“月球3号”就成功飞掠月球背面，向人类展示了一张模糊的图像。这也是人类有史以来第一次看到月球的另一面。
由于地月潮汐锁定，人类在地球上只能看到月球一半左右的面积。图片来源@CNSA。到了20世纪70年代，在不断的失败和尝试后，离地球较近的火星、金星、水星终于依次向人类展露真容。
可是结果似乎令人“大失所望”。人们并未得见火星上的智慧生命，只看到一片坑坑洼洼的死寂世界。荒芜的火星地表，由后期航天器拍摄。图片来源@NASA。
金星不是温柔的维纳斯，浓厚的二氧化碳包裹着炽热的地表，形成汹涌澎湃的钩卷云。1973年，人类第一次看到金星的大气活动；下图为后期的红外成像。图片来源@NASA。
水星亦与水毫无关系，在仅40-45%的可见表面上布满了陨石坑和环形山，昼夜温差超过370℃。由于轨道位置，“水手10号”永远只能看到水星的一面。图片来源@NASA。
即便关于外星世界的美好设想破灭了，这些成果依然是人类历史的里程碑，足以令世人欢呼雀跃。然而科学家们仍然忧心忡忡，按当时的技术，就算人类使出浑身解数，到达海王星也需要整整30年。如何才能更快地到达更远的天体？哪怕只是看上一眼。
世事虽无常，却总有因缘际会。科学家发现20世纪70年代后期，离地球较远的木星、土星、天王星和海王星将在太阳同一侧呈现罕见的排列。借由一条钩状的路径，探测器将获得额外的引力加速，可将到达海王星的时间由30年缩短至12年，更可以一次性飞掠木星外侧的所有行星，而若要等下一次机会，则需要176年。
于是带着世人的期许，一众探测器纷纷告别地球，一鼓作气向更远的外星世界进发。以NASA为例，1972-1977年的五年间，就有“先驱者”10-11号、“旅行者”1-2号4台探测器为此发射升空。
其中“旅行者2号”最为“兢兢业业”，它于1977年发射，如愿造访了木星及其外侧的所有行星，也让人类第一次看到了天王星和海王星的模样。发射升空的第二年“旅行者2号”与木星相遇，拍下了大红斑的近照。
随后又顺手给木星和木卫一留下一张合影。木星是如此庞大，照片中的木卫一仅仅如同它的一滴眼泪。在“旅行者2号”的镜头里，上演着太阳系的“冰与火之歌”。“火”，木卫一上有400余座活火山，“旅行者2号”第一次拍到了木星火山喷发的实况。图片来源@NASA。
“冰”，木卫二的表面被布满裂缝的冰壳覆盖。还记录了一场蔚为壮观的太空“日食”。“旅行者2号”飞掠土星时土卫六遮住了太阳。图片来源@NASA。
在太空遨游9年后，“旅行者2号”终于来到了天王星，这颗蓝绿色的明珠在黑暗中异常夺目，纯净无暇得不可思议。图片来源@NASA。
3年后“旅行者2号”又传来了海王星的照片，镜头中的海王星比天王星更加湛蓝，太阳系最剧烈的风暴在这里呼啸，风速高达2100km/h，是地球上最大风速的10余倍，加上表面运动的云团，如同“风卷残云”。
也许是为了纪念这一面之缘，在“旅行者2号”告别海王星时，收到了这位新朋友送别它的一个微笑。图片中的小星是海卫一。图片来源@NASA。
曾几何时，太阳系还有第九大行星。2006年升空的“新视野号”就为此而生，虽然它刚出发7个月，冥王星便被“降级”为矮行星，但它仍然目标笃定，最终不负众望，成为第一台飞掠冥王星的人造物体，而此时的人类世界已经是2015年。
新视野号拍摄的冥王星大气背光。图片来源@NASA。至此，人类终于“看遍”太阳系，但匆匆一瞥的图像早已无法满足人类激增的好奇心，也远达不到科学研究不断进步的需求，更详细、精确的探测势在必行。
相比“一波流”的飞掠式探测，环绕飞行的探测器就像一台“天体扫描仪”，一圈又一圈，乐此不疲。然而这并非易事。例如对于火星而言，从飞掠到环绕，这“一小步”人类就走了7年。1971年，美国“水手9号”发射，成为了火星上空第一颗人造卫星，在它工作的349天里向地球传送了7329张火星照片，人类第一次如此清晰地看到了太阳系最宏伟的高山峡谷。
1989年注定是不平凡的一年，这一年人类的目光终于抵达遥远的海王星，也终于将“麦哲伦号”、“伽利略号”送上太空，它们将分头奔赴金星和木星的环绕轨道，并在接下来的几年里带给人们无尽的惊喜。得益于“麦哲伦号”的合成孔径雷达，一个“万里无云”的金星清晰可见，地表的火山熔岩流张牙舞爪，炽热的气息扑面而来。
相比之下，“伽利略号”的发现似乎更加“幸运”，木卫二的巨大冰壳下可能存在海洋，这又一次点燃了人类对外星生命存在的希望。而它偶然记录下的彗星撞木星的天文奇观，不禁让人类回忆起数万年前的地球上小行星撞击地球的画面。
在一众轨道探测器中，最激动人心的莫过于蜚声中外的“卡西尼-惠更斯号”。它经历了20年的孤独旅行，探测成就可谓无与伦比，继卡西尼后至今尚无新的轨道探测器造访土星及其外侧的天体。
去往遥远的行星困难重重，而在另一头，为了对抗太阳的巨大引力，环绕水星的任务也同样艰难。迄今为止人类仅对水星探测3次，而火星和金星都高达40余次。第一艘水星轨道探测器“信使号”总共飞跃地球1次、金星2次、水星3次，才正式进入水星环绕轨道，全程耗费了近7年，可谓是历尽波折。
很难相信，水星离地球如此之近，但2011年人类才第一次看到了它的全貌。水星北极没有一望无际的冰原，只有一个永久的暗坑，里面蕴藏着大量冻冰。至此，经过50余年的努力，太阳系行星中仅有遥远的天王星和海王星还未接受人类的“全方位扫描”。
也许是对此有所感叹，“信使号”进入轨道后回望身后，为这些成员们拍摄了一张“全家福”。
50多年前，“水手4号”第一次飞掠火星，距离火星表面近10000km，而“水手9号”第一次环绕火星，距离表面仅1500km。终有一天人造物体将登陆其他星球，结果也确实如此。然而最初的登陆却显得有些冷酷，这些探测器选择了一种义无反顾的方式，以较大的速度直接撞击星体，利用撞击前的短暂时机完成探测任务，随后便粉身碎骨。
这绝非长久之计，于是离地球较近的月球、火星和金星相继成为了软着陆的主战场。为了让着陆过程安全平稳，科学家们将想象力发挥到了极致，最经典的软着陆采用的是推进器制动。
根据功能不同，有的登陆器着陆后只能守着“一亩三分地”完成自己的使命，而有的则带来了新的使者，即将在这片崭新的土地上大显身手。1997年登陆的“火星探路者号”首次采用了气囊作为缓冲，圆滚滚的气囊在空中打开，萌点十足。
气囊撞击地表，首次反弹超过5层楼的高度，持续蹦蹦跳跳15次后终于停下，“旅居者号”火星车闪亮登场，开始了它的火星徒步之旅。气囊缓冲技术的成功，让7年后的“勇气号”和“机遇号”得以顺利登陆火星。它们是一对双胞胎探测器，肩负着相同的使命。
“机遇号”在开始工作之前回头拍下了帮助自己平安抵达的气囊登陆器，这也许是对它最好的感谢方式。工作了一年后，“机遇号”的车轮深陷沙坑，寸步难行，无奈之下只能原地自拍，最终在地球人的帮助下才得以脱离困境。
而它的兄弟“勇气号”就没有这么幸运了，近一年的解救行动均以失败告终，2010年NASA宣布放弃对“勇气号”的“火星救援”。辛勤工作6年的“勇气号”走到了生命的终点，另一边重获新生的“机遇号”则更加卖力，它将兄弟的使命一同扛起，原本设计寿命仅90天，却超额服役长达14年。
截至2018年5月8日，它已在火星上跋涉45.16km，创造了无人探测车在太空中的最高移动记录。
直到2012年，一辆豪华火星车“好奇号”诞生了。相比之前的探测器，“好奇号”体型更加庞大，于是一种全新的登陆方式应运而生，由一架天空起重机将火星车缓缓放下，随即夹断系绳与之告别。
此后“好奇号”在火星表面四处驰骋，一路收集土壤、岩石，不断向千万里之外的地球人发送一个接一个激动人心的消息。经分析发现，火星土壤水分高达1.5-3%，岩石中含有有机物，这无疑让人们惊讶、兴奋、喜悦，似乎已能看到火星帝国的未来图景。
如今NASA和ESA正在计划将火星样本带回地球，这可谓是史上最野心勃勃的星际探索之一，打头阵的便是NASA的2020火星车，它装有23个照相机，是一台顶配的“好奇号”，预计将于2021年着陆火星。
未来人类将看到怎样的太阳系？我们无法预言，但可以肯定的是，人类不仅是见证者，也必将成为“亲历者”。
1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林搭乘“东方一号”升空，人类的足迹第一次进入太空。随后的第8年，美国宇航员阿姆斯特朗代表人类踏上了月球，一句“我的一小步，人类的一大步”令全世界为之沸腾。
此后阿波罗计划在全世界几乎家喻户晓，它曾经功勋卓著、成就斐然，也曾经面临功败垂成的危机。然而和在太阳系中四处漫游的探测器不同，直到阿波罗计划终止，人类也尚未走出地球与月球的界限。
NASA近期宣布2030年将重启登月计划，并将宇航员送上火星，届时声名赫赫的国际空间站亦将成为人类探索深空的第一个中转站。
回首人类60余年的太空探索，人们不免感慨万千，那些作为人类前哨的探测器，有的仍然老骥伏枥，有的已灰飞烟灭，有的则飘向无尽的宇宙世界，再无机会返回太阳系。但他们依然承载着一代代地球人对星空的好奇、执念与理想。
正如诗人写道，莱蒙托夫《帆》：一只船孤独地航行在海上，它去远方寻找什么？又把什么抛在故乡？它不是寻求幸福，也不是逃避幸福，它只是向前航行，脚下是沉静碧蓝的大海，头顶是金色的阳光。
也许你我有生之年有幸得见，人类终于成为跨星球物种，但不论人类的疆域如何扩展，人们永远不会忘记60多年前的那一天，那一天人类的目光第一次摆脱大气的束缚，从此开启了一个恢弘的时代。这是属于全人类的60年，也是属于科学开拓者的60年。