《三思科学》电子杂志
第五期，2001年11月1日

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封面

封面故事
[Odd Genius]玻色－爱因斯坦凝聚

新闻
[柯南]使命：火星奥德赛
[柯南]小镇的气候彩票
[碧声]日本与诺贝尔奖
[碧声]鼠疫、河豚及其它

求知
[异调]帽子颜色问题
[九歌]寄　生
[九歌]鸟　巢
[柯南]证明地球转动的摆
[小江]循证医学与Cochrane协作网

译述
自然：审视诺贝尔奖
科学美国人：谎言鉴别
上帝与进化可以得兼吗？

观点
[刘华杰]最新中国公众科学素养
　　　　数据点评
一、一个半男人接近一个女人  
二、农民职业当下可以忽略不计
三、提高公众科学素养的两条途径
[周志远]生物武器和人类的未来
[碧声]科学地解决伦理问题

历史
[异调]ENIGMA的兴亡（三上）
[碧声]讲述石头与骨头的故事

辨伪
[方舟子]人体自燃是真是假？

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三思言论集
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　　“父亲，我就是他，你所询问的儿男。我已回来， 
　　在第二十个年头，重返家园。”
　　　——荷马，《奥德赛》，第24卷


　使命：火星奥德赛
　——Odyssey探测器进入火星轨道

　　　　　　 柯南
　　


　　中国人常说“事不过三”，这句话用来形容美国宇航局
（NASA）的处境是再恰当不过了。背负着此前两个火星探测器失
败的阴影，奥德赛火星探测器于格林尼治时间10月24日2时40分成
功地进入火星轨道。这意味着事隔4年之后，人类又一次接近了火
星。

　              　在失败的阴影下

　　火星探险似乎是“不顺利”的代名词。自从六十年代人类开
始火星探险以来，已经有数个火星探测器“以身殉职”。1996年
那块著名的ALH84001火星陨石包含生命遗迹的消息被公布出来，
这大大的刺激了人们探索火星的兴趣。NASA制定的火星探索计划
就是以寻找水——寻找生命——直至派宇航员登陆火星进行科学
考察为主线的。
　 
                  ALH84001火星陨石中的“微生物化石”

　　1996年，多国合作、由俄罗斯制造的“火星—96”发射失败，
火星计划受到重大挫折。1997年，火星环球勘察者(MGS)和火星
探路者(MP)相继抵达火星，这一年掀起了一场火星热潮，尤其是
火星探路者携带的“索杰纳”探测器更成为了公众眼中的明星。
然而好景不长，1999年，火星气候轨道器（MCO）在进入火星轨
道的时候失败，原因是NASA和MCO的制造单位洛克希德—马丁公
司使用了不同的长度单位。同年的火星极地着陆器发生故障，砸
到了火星表面。火星探险一连两次受到了挫折，人们对于NASA此
前提出的“更好、更快和更便宜”原则的信心发生了动摇。

　　向火星发射探测器是需要时机的（称为发射窗口），每个26
个月才有一次合适的发射窗口，2001年正好是下一个发射窗口。
在NASA的“火星2001”计划中，原本包含2个火星探测器——一
个着陆器和一个轨道器。后者就是刚才我们谈到的奥德赛（Odyssey）
火星轨道器。在失败的阴影下，这次探险有一种“只许成功，不
许失败”的味道。为了全力确保Odyssey的成功，NASA根据科学
家的建议，推迟了着陆器的发射（在原来的计划中，二者要一起
飞向火星，共同执行任务，Odyssey甚至要作为着陆器的通讯中
继站）。2001年4月，Odyssey由一枚德尔塔II型火箭发射升空，
踏上了它的火星之旅。


                   　　要有水！

　　Odyssey是一个轨道器（Orbiter），也就是说，它携带科学
仪器围绕火星进行科学考察。根据通常的认识，有水才能有生命。
NASA的火星探索计划也是以水为主线的：寻找火星的地表水和地
下水的蕴藏；火星大气中的水；地质历史上火星表面被水冲刷过
的痕迹等等。Odyssey也不例外，它主要携带了三套科学仪器：
热辐射成像系统（THEMIS）、γ射线光谱仪(GRS)和火星辐射环
境实验(MARIE)装置。

　　热辐射成像系统（THEMIS)
　 
　　THEMIS是一套红外线和可见光照相系统。通过THEMIS拍摄的
图像，科学家可以了解火星的矿藏——从而了解过去年代火星上
水环境的状况。它拍摄的可见光图像的分辨率可以达到20m，这
些图像可以帮助科学家选择以后火星登陆的地点。


　　γ射线光谱仪(GRS)

　　GRS被设计用来探测γ射线和中子。它可以提供300km分辨率
的火星表面元素构成图像，也能探测火星的氢含量（氢和火星深
层的水密切相关！），从而了解火星上是否有水。此外，GRS也
能用来研究其他天体物理学上的问题，例如γ射线暴（宇宙中一
种机制不明的能量爆发现象）。GRS的γ射线传感头安放在一个6
米长的悬臂上。其余部分（如中子谱仪）在Odyssey主体上。
　 
                    左：γ射线传感头，右：中子谱仪


　　火星辐射环境实验(MARIE)
　 
　　MARIE用来测定火星近地附近以及表面的辐射环境。火星的
大气与地球不同，可能不足以挡住太阳发出的高能粒子和宇宙射
线。通过MARIE的数据，科学家可以了解到火星环境对人类探险
活动的影响，以及需要采取什么对策。这也是为下一步人类登上
火星寻找生命作准备。


    下图是Odyssey处于正常工作状态的示意图。

　 


                      　　下一步

　　进入轨道——严格的说，是被火星引力俘获——仅仅是成功
的第一步，现在Odyssey运行在一个椭圆形的轨道上，而设计的
工作轨道是正圆形。下一步Odyssey面临的就是轨道调整问题。

　　通常的变轨方式是使用火箭发动机。Odyssey700多千克的重
量有大约一半是推进剂，然而这些燃料不足以施行变轨操作。如
果用传统的变轨方式，Odyssey的重量将会大大增加——这不符
合“更好、更快和更便宜”的原则。

　　另一种方式是借助火星大气使飞船减速，然后借助自身携带
的火箭发动机把Odyssey推入最终的轨道。这种方式所需的燃料
大大减少。

　　在接下来的3个月中，科学家将操纵Odyssey飞过火星大气的
上层（这一过程由Odyssey的主计算机控制，科学家作必要的干
预）。由于火星大气的摩擦作用，Odyssey的轨道将由较为“扁”
的形状过渡到较圆的形状。直到Odyssey的轨道近地点为120km，
远地点400km的时候，主发动机在远地点点燃，Odyssey最终被推
入400km的圆轨道。这样，Odyssey的科学考察活动才能正式开始。
　 
                                 Odyssey机动变轨示意图


                 　　演出开始了

　　NASA把火星2001计划的探测器命名为“奥德赛”，这个名字
来源于荷马史诗，原意是一次长途冒险。凑巧的很，科幻大师阿
瑟·克拉克也有一部名著——《2001：太空奥德赛》。NASA使用
这个名字似乎也表示了一定要完成火星探险计划的决心。明年一
月份，Odyssey将正式展开科学考察活动：绘制元素分布图、地
图、找水、测定火星辐射环境。这一切都将在接下去的917个地
球日内完成。2004年6月以后，Odyssey的主要科学使命完成，然
而科学家不会废弃它。作为一个火星卫星，Odysse将为后来的美
国及其他国家的火星探测器充当“中继站”，例如欧洲航天局的
火星特快计划中的贝格尔II探测器，直到Odyssey不能工作为止。

　　这一切仅仅是个开始，Odyssey是否能平安到达预定的400km
圆轨道？这两年半时间内仪器能否正常运转？更重要的是——火
星上真的存在或者曾经存在生命吗？寻找地外生命或许是出于人
类的好奇心，或者人类的孤独感。Odyssey是人类探寻未知生命
的新的开始，或者说，是人类跨出地球的不起眼的开端。

　　演出刚刚开始。




      NASA的火星探索计划（MEP）　　　　2001火星奥德赛