借老節(jié)目討賞
偉大終章：紀(jì)念卡西尼號(hào)
20天之前天文界發(fā)生了一件大新聞，北京時(shí)間9月15日19時(shí)55分，著名的土星探測(cè)器“卡西尼號(hào)”墜入了土星大氣，完成了自己偉大而壯麗的一聲，享年20歲。在卡西尼號(hào)結(jié)束使命后不久的時(shí)間中，不知道多少朋友給我們留言說讓我們聊一聊卡西尼號(hào)，但我們向來(lái)不愿湊熱鬧，我們更喜歡當(dāng)喧囂過去之后，來(lái)冷靜的看待這一事件。時(shí)間就這樣轉(zhuǎn)瞬即逝了，卡西尼號(hào)的熱度已經(jīng)再次被薛之嫌蓋過，所以今天我們就借著這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，跟大家聊聊這位偉大的太空探索者。不過我們要事先說一下，關(guān)于土星的相關(guān)內(nèi)容，我們?cè)?jīng)在今年春節(jié)期間制作了一個(gè)特別系列，叫《摘下星星送給你》。里面較為詳細(xì)地介紹了太陽(yáng)系的幾大行星，這里面也當(dāng)然包括卡西尼號(hào)奮斗過的土星，所以關(guān)于土星的一些基本知識(shí)，我們就不單獨(dú)拿出時(shí)間來(lái)介紹了，建議大家在看這期節(jié)目之前先去了解一下。好，閑言少敘，我們這就開始。
不過在提到我們今天的主角卡西尼號(hào)之前，我們還是不得不先說一下它的大哥。在1989年，美國(guó)和歐洲合作發(fā)射了一個(gè)專門用于探測(cè)木星的探測(cè)器，用來(lái)研究木星及它的衛(wèi)星。由于木星最早的四顆大衛(wèi)星木衛(wèi)一到四，最早是伽利略發(fā)現(xiàn)，所以美歐就把這個(gè)木星探測(cè)器起名為“伽利略號(hào)”。由于伽利略號(hào)不負(fù)眾望，非常成功地完成了使命，而且和美歐對(duì)抗了半個(gè)世紀(jì)的蘇聯(lián)完蛋了，所以美歐的很多資源就被空了出來(lái)。于是美歐雙方開始考慮，再來(lái)一個(gè)伽利略計(jì)劃2.0版本，用來(lái)觀測(cè)下一個(gè)大行星土星，這便是后來(lái)的卡西尼號(hào)。
伽利略號(hào)
卡西尼號(hào)
跟伽利略號(hào)一樣，卡西尼號(hào)是為了紀(jì)念法國(guó)天文學(xué)家喬凡尼-卡西尼而命名的。這位哥們自己也是一個(gè)非常有意思的人，喬凡尼-卡西尼是一位出生在意大利的法國(guó)人，是人類對(duì)土星的觀測(cè)完全無(wú)法繞開的天文學(xué)家。不過這位同志雖然號(hào)稱是天文學(xué)家，但我們卻應(yīng)該稱他為先生，或者叫大仙。這是因?yàn)槲覀兊目ㄏ壬贻p的時(shí)候就開始仰望星空，面對(duì)著滿天繁星，卡先生不禁開始思索宇宙與人生的意義，然后就毅然決然地投身玄學(xué)，開始了算命生涯，并且還在算命界闖出了自己的一番天地。在當(dāng)時(shí)的時(shí)代，哥白尼的日心說、開普勒行星定律、牛頓萬(wàn)有引力定律等科學(xué)成果已經(jīng)開始了廣泛的傳播，不過卡先生卻對(duì)這些成果嗤之以鼻，天文是不可能天文的，這輩子都不可能天文的，做科學(xué)又不會(huì)做，也只有每天占星算命才能維持得了生活這樣子。卡西尼堅(jiān)信自己的上帝不會(huì)錯(cuò)，地球才是宇宙的中心，日心說什么的都是一派胡言。照這種說法，卡西尼應(yīng)該不太可能在人類的天文史上留下自己濃墨重彩的一筆?，F(xiàn)在我們看來(lái)，卡西尼在天文學(xué)上的貢獻(xiàn)，更多的并不是他的本意。他永遠(yuǎn)都不知道自己一個(gè)占星大師，怎么就成了天文學(xué)家了。
喬凡尼·卡西尼
卡西尼在年輕時(shí)一直都默默無(wú)聞，終于在他43歲時(shí)轉(zhuǎn)機(jī)到來(lái)了。他因?yàn)樽约贺S富的觀星經(jīng)驗(yàn)，被欽定當(dāng)上了巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)，卡西尼的人生這才迎來(lái)了轉(zhuǎn)折。在當(dāng)臺(tái)長(zhǎng)期間，為了更好地觀測(cè)星星，他改良了天文望遠(yuǎn)鏡，并且在觀測(cè)各星星時(shí)發(fā)現(xiàn)了木星的大紅斑，他還觀測(cè)了月球的表面并繪制出詳細(xì)的月面圖，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了火星的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象并測(cè)量了自轉(zhuǎn)周期。不過卡西尼的最大貢獻(xiàn)還是在土星上，通過對(duì)土星的觀測(cè)，卡西尼發(fā)現(xiàn)了土星環(huán)上存在的暗縫，后來(lái)這被稱為卡西尼環(huán)縫，并進(jìn)一步猜測(cè)土星環(huán)是由無(wú)數(shù)的小顆粒構(gòu)成。除了關(guān)于土星環(huán)的新發(fā)現(xiàn)以外，卡西尼還發(fā)現(xiàn)了土星的四顆衛(wèi)星，也就是土衛(wèi)三、土衛(wèi)四、土衛(wèi)五、土衛(wèi)八。所以在300多年以后，人類的第一個(gè)土星探測(cè)器才以他的名字命名。
不過雖然這個(gè)探測(cè)器被命名為卡西尼號(hào)，但這并不是這個(gè)探測(cè)器的大名，卡西尼號(hào)實(shí)際上的全名是“卡西尼-惠更斯探測(cè)器”。因?yàn)檫@個(gè)探測(cè)器實(shí)際上有兩部分組成，一個(gè)部分是用于環(huán)繞土星飛行，并攜帶各種傳感器360度花式無(wú)死角觀測(cè)土星的探測(cè)器，被稱為卡西尼號(hào)，我們通常說的卡西尼號(hào)，指的就是這一部分。而除了這個(gè)土星環(huán)繞探測(cè)器外，卡西尼號(hào)還攜帶了一個(gè)小弟弟，用于對(duì)當(dāng)時(shí)有生命傳聞的土衛(wèi)六進(jìn)行登陸探測(cè)，由于土衛(wèi)六的發(fā)現(xiàn)者是荷蘭物理學(xué)家惠更斯，于是這個(gè)小弟弟被稱為惠更斯號(hào)。
在經(jīng)過一段時(shí)間的建造和準(zhǔn)備工作后，直徑3米、高7米、重6.4噸的卡西尼號(hào)，終于在1997年10月15日，攜帶著349公斤的小弟弟惠更斯號(hào)，以及27種最先進(jìn)的科學(xué)探測(cè)儀器，在美國(guó)肯尼迪航天中心開始了自己偉大的征程。
惠更斯
卡西尼號(hào)出發(fā)前
不過說起來(lái)你們可能不信，作為土星探測(cè)器的卡西尼號(hào)，從地球出發(fā)后卻開始向反方向飛行，直奔地球軌道內(nèi)部的金星?？赡艽蠹衣牭竭@里可能會(huì)很懵，卡西尼這是要日太陽(yáng)啊。其實(shí)這樣的行為既是航天工程師的天才之舉，也是一種無(wú)奈的選擇。由于土星距離地球十分遙遠(yuǎn)，而且還需要克服太陽(yáng)引力，有人經(jīng)過計(jì)算，如果僅僅使用火箭直接將卡西尼號(hào)送往土星，并要求在7年內(nèi)到達(dá)土星，卡西尼號(hào)估計(jì)需要攜帶大約70噸的燃料，這已經(jīng)完全超出了人類的發(fā)射能力。要知道，僅僅發(fā)射一個(gè)1噸重的衛(wèi)星，就需要上百噸燃料，如果再加上70噸的燃料，有多少預(yù)算也不夠這么造的。而且實(shí)際所需的燃料也不是乘以70這么簡(jiǎn)單，所以要想把大象送上土星，僅僅靠暴力的三步是完不成了。不過事兒還是要做的，航天工程師們只能再想其他的辦法，最終解決的方案就是使用著名的引力彈弓效應(yīng)。如果大家認(rèn)真看過《火星救援》的話，應(yīng)該記得這樣的一段情節(jié)：人們發(fā)現(xiàn)馬特達(dá)蒙被留在火星后，由于無(wú)法立即發(fā)射新的火星飛船進(jìn)行營(yíng)救，所以NASA在一個(gè)天才宅男的建議下，決定使用地球的引力彈弓效應(yīng)，將即將返回地球的飛船再次送回火星，從而讓營(yíng)救馬特達(dá)蒙成為了可能。
那么這個(gè)引力彈弓效應(yīng)究竟是個(gè)啥呢？所謂的引力彈弓效應(yīng)，就是利用天體來(lái)幫助航空器進(jìn)行加速或減速的方法。當(dāng)航天器以一定的速度靠近大型天體時(shí)，由于速度較快，不能被該天體俘獲，而是會(huì)逐漸靠近天體，并因?yàn)橐Φ淖饔瞄_始加速。當(dāng)達(dá)到最近點(diǎn)時(shí)，航天器的速度達(dá)到最大，然后航天器開始逐漸遠(yuǎn)離天體，最終航天器的軌道會(huì)呈現(xiàn)出一種拋物線或者雙曲線的形狀。這就好比我們?cè)谂懿降臅r(shí)候，用手把住一根固定在地上的桿子，然后整個(gè)身體就能借助這一力量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。不過在這里，這個(gè)把住桿子的手是由看不見的引力來(lái)提供，所以看起來(lái)就是航天器被看不見的神秘力量“彈”了回來(lái)，就像彈弓一樣，所以這一現(xiàn)象被稱為“引力彈弓”。
引力彈弓效應(yīng)
但是一般來(lái)說，這樣的引力彈弓并不能提高航天器的飛行速度，整個(gè)過程只有動(dòng)能到引力勢(shì)能再到動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，航天器僅僅是依靠天體的引力實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)彎?？墒黔h(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星則有點(diǎn)不同，由于行星本身也具有速度，所以上述的引力彈弓現(xiàn)象是發(fā)生在行星運(yùn)動(dòng)的情況下。在航天器靠近行星后，行星的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變航天器的引力勢(shì)能，行星的部分動(dòng)能將被轉(zhuǎn)化為航天器的動(dòng)能。也就是說，經(jīng)過引力彈弓后的航天器的速度會(huì)發(fā)生改變，這一道理就如同我們高中物理學(xué)過的，兩個(gè)小球發(fā)生相向的彈性碰撞，質(zhì)量小的球的速度會(huì)提高一樣。這么說可能大家有點(diǎn)糊涂，我們還拿前面跑步抓桿來(lái)舉例，當(dāng)我們跑步抓桿子拐彎的時(shí)候，如果地上的桿子也在動(dòng)，那么我們的速度也多少也會(huì)受桿子移動(dòng)的影響，被桿子帶跑。所以這種引力彈弓效應(yīng)，本質(zhì)上就是消耗行星的動(dòng)能來(lái)為飛行器加速或減速。我們大家也不要擔(dān)心行星的動(dòng)能被以這種形式消耗掉，從而停止公轉(zhuǎn)了。由于相對(duì)于航天器來(lái)說，行星的質(zhì)量十分巨大，所以經(jīng)過引力彈弓后，行星的公轉(zhuǎn)速度減少量很小，幾乎可以忽略不計(jì)。這種引力彈弓為飛行器加速的方式干凈利索不留痕跡，也不需要額外的東西。當(dāng)然了這種方法在真正實(shí)施的時(shí)候會(huì)很復(fù)雜，從靠近行星的速度、角度到行星本身的運(yùn)動(dòng)情況等諸多方面，都需要仔細(xì)考慮，所以實(shí)際應(yīng)用是比較復(fù)雜的。不過雖然復(fù)雜，但也總比裝上70噸燃料這種不可能的任務(wù)好。所以卡西尼號(hào)才決定走這樣一條十分怪異的軌道。
在經(jīng)過6個(gè)月的飛行后，卡西尼號(hào)在1998年4月飛掠金星，并實(shí)現(xiàn)了一次引力彈弓加速。之后在繞太陽(yáng)運(yùn)行一周后，于1999年6月再一次飛過金星，并實(shí)現(xiàn)了第二次引力彈弓加速。2個(gè)月后卡西尼號(hào)又飛回地球上空，借助地球?qū)崿F(xiàn)了第三次引力彈弓加速，然后才開始向外部軌道飛行，奔向土星。在從地球飛向土星的過程中，又抱上了太陽(yáng)系最大的大腿木星，并在木星老大哥的帶領(lǐng)下，進(jìn)行第四次引力彈射。就這樣在太陽(yáng)系三大行星的幫助下，卡西尼號(hào)終于在2004年7月1日抵達(dá)土星軌道。由于采用了這種特殊的運(yùn)行線路，原本直線15億公里的路程，卡西尼號(hào)足足走了35億公里。不過由于是采用引力彈弓這種頗為天才的方式，整個(gè)飛行時(shí)間并未增加，僅耗時(shí)6年8個(gè)月，但卻大大地節(jié)省了燃料。
卡西尼號(hào)飛向土星路線
這一路上，卡西尼號(hào)幾乎逛遍了大半個(gè)太陽(yáng)系，當(dāng)然也像其他的游客一樣拍了照留念。而且由于是利用引力彈弓，所以對(duì)幾個(gè)行星的抵近拍攝，照片質(zhì)量非常高。尤其是對(duì)木星拍攝了26000張照片，甚至獲得了當(dāng)時(shí)最清晰的木星照片。此外由于經(jīng)過小行星帶，卡西尼還順便參觀了一下2685號(hào)小行星。
卡西尼號(hào)拍攝的2685小行星
經(jīng)過長(zhǎng)途跋涉，在太陽(yáng)系游玩了快7年時(shí)間后，卡西尼號(hào)要真正開始干活了。不過在干活之前，首先還是要明確一下卡西尼同志的任務(wù)，第一個(gè)任務(wù)自然就是探測(cè)土星了。根據(jù)原來(lái)的設(shè)計(jì)方案，卡西尼要環(huán)繞土星76圈，并利用身上背的各種探測(cè)設(shè)備和長(zhǎng)槍短炮，對(duì)土星的大氣、磁場(chǎng)、輻射以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)。第二個(gè)任務(wù)是繼承當(dāng)年卡西尼大仙的遺志，好好研究研究土星環(huán)和各衛(wèi)星，尤其是土星環(huán)的物質(zhì)成分以及分布，還有幾個(gè)大衛(wèi)星上的情況。第三個(gè)任務(wù)，是把小弟惠更斯號(hào)安全送往目的地土衛(wèi)六，并作為中間信使把惠更斯號(hào)的發(fā)現(xiàn)傳回地球。當(dāng)然了在實(shí)際中，三個(gè)任務(wù)的順序并不是一二三依次排列的。由于帶個(gè)小弟干活畢竟不是特別方便，所以在到達(dá)環(huán)繞土星軌道后的第二天，卡西尼號(hào)就先去土衛(wèi)六踩好了點(diǎn)，先完成第三個(gè)任務(wù)再說。
卡西尼號(hào)土星運(yùn)行軌道
在幾個(gè)月準(zhǔn)備后，2004年的圣誕節(jié)，卡西尼號(hào)成功地把小弟弟扔到了土衛(wèi)六上。土衛(wèi)六的英文名字叫“泰坦”，它是土星最大的衛(wèi)星，比行星水星還要大，也曾經(jīng)被認(rèn)為是太陽(yáng)系最大的衛(wèi)星，不過后來(lái)被發(fā)現(xiàn)要比最大的木衛(wèi)三稍小。土衛(wèi)六之所以受到人類的特別關(guān)注，主要的原因是土衛(wèi)六有著濃密的大氣，是太陽(yáng)系中唯一一顆有大氣的衛(wèi)星，大氣氣壓大約是地球的1.5倍，所以人類懷疑上面可能有生命存在。二戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)人柯伊伯就發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六上有甲烷存在，后來(lái)路過土星的旅行者號(hào)發(fā)現(xiàn)其大氣中還有氮?dú)膺@樣的大氣成分，與原始地球很相似。正是這些原因引起了人類的極大興趣，所以就派惠更斯上去看看，發(fā)現(xiàn)生命自然是搞個(gè)大新聞，就算沒找到生命，通過泰坦來(lái)研究原始地球的演化也是極好的。
土衛(wèi)六
土衛(wèi)六環(huán)境
惠更斯在經(jīng)過1個(gè)半小時(shí)的緩緩降落后，成功著陸土衛(wèi)六，并繼續(xù)工作了1個(gè)小時(shí)。在這期間人類第一次通過惠更斯的眼睛，看到了土衛(wèi)六的地表，同時(shí)經(jīng)過相關(guān)儀器的測(cè)量，科學(xué)家們最終獲得不少土衛(wèi)六的相關(guān)數(shù)據(jù)。不過由于惠更斯號(hào)的通信系統(tǒng)發(fā)生故障，其在土衛(wèi)六上拍攝的700多張照片，僅有一半被送回地球。在那些沒有收到的照片里，惠更斯究竟拍到了什么，我們可能永遠(yuǎn)也不會(huì)知道了。而就在此刻，惠更斯號(hào)可能就靜靜地躺在土衛(wèi)六的某個(gè)小土坑里，成為了土星衛(wèi)星上附近唯一的人造物體。
惠更斯號(hào)拍攝的降落過程
惠更斯號(hào)拍到的土衛(wèi)六地表
惠更斯號(hào)的任務(wù)雖然不完美，不過對(duì)于卡西尼號(hào)來(lái)說，自己的第三個(gè)任務(wù)總算是完成了。但另外兩個(gè)任務(wù)更為艱巨，需要長(zhǎng)期大量的觀測(cè)才能實(shí)現(xiàn)。在經(jīng)過4年的辛勤工作后，卡西尼基本上完成了所有的預(yù)定任務(wù)。按理說我們已經(jīng)可以和11歲高齡的卡西尼號(hào)說白白了，但卡西尼號(hào)續(xù)的能力著實(shí)讓人感嘆。此時(shí)的卡西尼仍然狀況良好，在完成了預(yù)定的目標(biāo)后，又繼續(xù)續(xù)了9年的時(shí)間。那么卡西尼號(hào)為何如此長(zhǎng)壽呢？我們之前在《飛天驛站》那一期節(jié)目中曾經(jīng)介紹過，早期的太空站之所以有壽命，最主要的原因是火箭燃料的消耗。當(dāng)燃料消耗完后，航天器將沒有額外的動(dòng)力推動(dòng)自己，維持自己所處軌道，只能被動(dòng)依靠地球的引力，并最終會(huì)在宇宙塵埃和引力的作用下墜毀。簡(jiǎn)單的說就是，航天器的壽命取決于剩下多少燃料。所以后期的空間站都是可以補(bǔ)充燃料的，通過這種方式，空間站的使用壽命便大大增加。
對(duì)于遠(yuǎn)在土星的卡西尼號(hào)來(lái)說，道理是一樣的，唯一的區(qū)別就是，人類沒有能力為卡西尼號(hào)補(bǔ)充燃料。要想為卡西尼續(xù)命，就必須盡可能節(jié)省著使用燃料。不過對(duì)于卡西尼這種要四處走動(dòng)的任務(wù)來(lái)說，蹲在一個(gè)地方悶聲續(xù)命肯定不合要求，需要其他的解決方案。說到這里，想必大家的心里已經(jīng)有了答案。解決的辦法就是跟從地球到土星一樣，靠引力彈弓來(lái)改變卡西尼號(hào)的運(yùn)動(dòng)速度和方向，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的變軌，卻不需要太多燃料。引力彈弓這件事對(duì)卡西尼來(lái)說算是見得多了，所以卡西尼號(hào)在土星軌道工作的過程中，也主要依靠土衛(wèi)六這樣的大衛(wèi)星的引力彈弓來(lái)實(shí)現(xiàn)變軌，從而節(jié)省了大量的燃料。隨身僅僅攜帶了3.3噸推進(jìn)燃料的卡西尼號(hào)，就利用這種非常摳門的方式，成功地將自己的壽命延長(zhǎng)到20歲。
在卡西尼號(hào)工作的這13年的時(shí)間里，卡西尼號(hào)源源不斷地向地球傳回了大量的測(cè)量數(shù)據(jù)。人類對(duì)土星、土星環(huán)以及土星的各個(gè)衛(wèi)星的認(rèn)識(shí)也不斷地深入?？梢哉f我們現(xiàn)在關(guān)于土星的所有知識(shí)，幾乎都來(lái)自于卡西尼號(hào)，而且在已經(jīng)獲得的這些數(shù)據(jù)中，還在不斷地誕生新的成果。比如我們?cè)诙唐?jié)目《土衛(wèi)二：破冰的希望》中曾經(jīng)介紹過，在今年4月，科學(xué)家在分析卡西尼號(hào)獲得的土衛(wèi)二數(shù)據(jù)中，論證出土衛(wèi)二的地表下有液態(tài)水形成的地下海洋，而且其中具有生命形成所需的幾乎所有條件，算是搞了一個(gè)真正的大新聞。
卡西尼號(hào)拍攝的土星
不過不管卡西尼怎么省，推進(jìn)燃料終究還是有耗盡的那一天。其實(shí)在2016年，卡西尼號(hào)的燃料就已經(jīng)見底了。航天工程師們決定，向卡西尼號(hào)派出最后一個(gè)任務(wù)，代號(hào)為“偉大終章”，在死前最后再爽一次，為卡西尼號(hào)做一個(gè)壯麗的葬禮。這一計(jì)劃從2017年4月開始，最后一次利用土衛(wèi)六的引力彈弓進(jìn)行變軌，然后進(jìn)入最后的“偉大終章軌道”。這一軌道的最大特點(diǎn)是，軌道穿過土星環(huán)的內(nèi)側(cè)，并可以部分接觸到土星最外層的少量大氣。這一“偉大終章”的主要目的，是想利用穿過土星環(huán)時(shí)產(chǎn)生的微弱引力變化，推算出土星環(huán)的重量，揭開土星環(huán)形成的秘密。此外卡西尼號(hào)還要在如此近的距離觀測(cè)土星磁場(chǎng)的變化。由于土星是一顆氣體行星，又沒有木星大紅斑這樣顯著的特征，所以想要測(cè)定精確的土星自轉(zhuǎn)周期十分困難，所以這次也打算采用土星磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)試土星自轉(zhuǎn)周期的目的。此外由于可以接觸少量大氣，也可以對(duì)土星大氣中的風(fēng)暴和云進(jìn)行拍照觀測(cè)，并對(duì)土星大氣進(jìn)行取樣分析?？ㄎ髂崽?hào)就在這樣一個(gè)6天半一圈的軌道上環(huán)繞了22圈，在完成了上述幾條任務(wù)以后，扎入濃密的土星大氣中，永遠(yuǎn)不再回頭。2017年9月15日19時(shí)53分，卡西尼號(hào)走完了“偉大終章軌道”的最后一圈，在經(jīng)過幾次空中姿態(tài)的調(diào)整后，火力全開，燃盡了自己最后的一點(diǎn)燃料，朝著土星大氣飛去。地球上卡西尼的信號(hào)越來(lái)越弱，并不時(shí)發(fā)生中斷。在幾次短暫的掙扎后，最后歸于一片寂靜。
偉大終章任務(wù)圖
人類告別卡西尼號(hào)
當(dāng)然上面的告別只是一個(gè)人類的版本，這時(shí)候的卡西尼號(hào)可能還活著，并開始有幸見證自己一生中最為壯麗的時(shí)刻。墜入土星大氣的卡西尼號(hào)，首先會(huì)進(jìn)入最上面的平流層，并經(jīng)受平流層500米/秒的恐怖狂風(fēng)的洗禮。如果卡西尼號(hào)足夠幸運(yùn)扛過去了，等待它的是對(duì)流層的霧霾和零下120多度的土黃色氨冰云。再繼續(xù)下墜，艙外的云彩變成硫化氨和硫化氫氨構(gòu)成的褐色的云，溫度提高到-40℃，并且還在不停上升。繼續(xù)向下開始出現(xiàn)地球上一樣的冰晶形成的云。天空開始越來(lái)越暗，也越來(lái)越熱，最終落入了滿是液氫的海洋。不過這時(shí)候，溫度已經(jīng)達(dá)到了5000多度，這幾乎就是太陽(yáng)的表面溫度，而這所有的一切，也只有卡西尼號(hào)自己能夠看到了。
土星大氣
那么功勛卓著的卡西尼號(hào)，為什么要選擇這樣的一種激烈的死亡方式呢？因?yàn)檫@恰恰是最適合于當(dāng)前的死法。如果對(duì)行將死亡的卡西尼號(hào)放任不管，盡管卡西尼號(hào)可能依然在工作，但由于耗盡推進(jìn)燃料，卡西尼號(hào)已經(jīng)失去了自主運(yùn)動(dòng)的能力，只能老老實(shí)實(shí)地被引力支配。要不了多久，在宇宙塵埃和土星大氣的作用下，卡西尼號(hào)將逐漸失速，并開始在引力的作用下墜落。由于土星十分巨大而且衛(wèi)星眾多，又有構(gòu)成土星環(huán)的大量小型冰晶石塊，所以很難判斷卡西尼會(huì)最終落向何處。可能是土星，也可能是某顆衛(wèi)星，甚至是被某些小碎石擊碎，然后分成幾塊各有去處，相比之下落在土星上要好得多。而要是落在其他的位置上，可能會(huì)造成很多的麻煩。
主要的麻煩就是造成土星衛(wèi)星的污染。一種污染是生物污染，盡管卡西尼號(hào)并沒有攜帶任何生物物質(zhì)，但既然是在地球上被人類建造出來(lái)，就難免會(huì)沾染部分來(lái)自地球的微生物。我們?cè)?jīng)做過一期節(jié)目，介紹能夠忍受各種極端條件的生物，這些生物被稱為“嗜極生物”，比如我們?cè)谀瞧诠?jié)目中提到的水熊蟲。嗜極生物中最大的一類，就是我們平時(shí)看不見摸不著的微生物。這些微生物在經(jīng)過宇宙環(huán)境的真空、極冷、放射性洗禮后，依然能具有生物活性，也就是說，在卡西尼號(hào)的殘骸內(nèi)部，很有可能就隱藏有來(lái)自地球的嗜極微生物。
水熊蟲
如果這些微生物進(jìn)入土衛(wèi)二這種可以孕育生命的星球中，那么可能的結(jié)果就會(huì)有下面兩種。一種是這些微生物進(jìn)入到了沒有生命存在的土星衛(wèi)星中，如果這些微生物通過自我奮斗，成功適應(yīng)了這些星球，那在未來(lái)，人類如果再次在這些星球上發(fā)現(xiàn)生命，這到底是算誰(shuí)的。新發(fā)現(xiàn)的生命到底是來(lái)自這種生物污染，還是真的是這個(gè)星球自己孕育的，恐怕誰(shuí)也說不清了。另外一種情況可能會(huì)更慘，微生物來(lái)到一個(gè)具有生命的星球，然后憑借著自己的優(yōu)勢(shì)，徹底將這些本地的土著生物趕盡殺絕，這種生物入侵也是我們所不愿意看到的。
除了上述說的生物污染的隱患之外，另外一個(gè)污染是放射性污染。我們常見的衛(wèi)星等近地航天器，所使用的電力來(lái)自于自帶的太陽(yáng)能電池板?？墒呛教炱髟谕列沁@樣距離太陽(yáng)非常遙遠(yuǎn)的地方工作時(shí)，所接受到的太陽(yáng)能就太少了，完全沒有辦法滿足需要，所以這種航天器的電力一般都由自帶的電池來(lái)供電?？墒且腴L(zhǎng)期工作，靠平時(shí)常見的化學(xué)電池肯定是不夠的，科學(xué)家的解決方案是采用“核電池”。核電池的主要原理是使用半衰期適中的重核元素，最常見的是钚238。由于這種放射性同位素會(huì)穩(wěn)定的發(fā)生核裂變釋放能量，使得它自身會(huì)因?yàn)樽约核尫诺哪芰慷兊梅浅?。這樣一來(lái)，钚238就成了一種長(zhǎng)期穩(wěn)定的熱源。通過簡(jiǎn)單的熱電偶，就可以將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能供航天器使用?？ㄎ髂崽?hào)就裝了這種核電池，一共大約有32.7千克。如果卡西尼被損毀，里面的钚238將可能落入某個(gè)衛(wèi)星上，而且在這樣激烈的條件下，金屬钚238想獲得一個(gè)全尸基本很困難。具有放射性的钚238將會(huì)散布在星球表面，殺死那些可能存在的地外生物。而且由于钚238的半衰期為88年，所以這一污染將十分棘手。所以與其去解決上述幾個(gè)不可控的隱患，不如我們主動(dòng)出擊，好好安葬好卡西尼號(hào)，讓它被妥善地處理掉。這樣一來(lái)，把它送入土星就是一個(gè)非常好的選擇。首先土星內(nèi)部的高熱環(huán)境，可以迅速將卡西尼號(hào)分解成原子狀態(tài)，而且土星沒有生命，不用擔(dān)心生物污染。再加上土星本身非常巨大，核電池的放射性污染對(duì)土星來(lái)說幾乎不會(huì)有任何影響。
發(fā)熱的钚238
即將墜入土星的卡西尼號(hào)
好了，關(guān)于卡西尼號(hào)，我們這個(gè)遲來(lái)的紀(jì)念就這樣結(jié)束了。在人類的整個(gè)宇宙探索歷史中，卡西尼號(hào)或許是最著名的航天探測(cè)器之一。它的影響如此巨大，以至于名氣已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它所紀(jì)念的那位天文學(xué)家?？ㄎ髂崽?hào)除了為人類揭開了土星的秘密，也更向人類展示了自然的偉大與瑰麗。在2013年7月20日5時(shí)，卡西尼號(hào)曾在工作的間隙從土星環(huán)的縫隙中，無(wú)意間回首望見了我們所在的地球，于是就有了這張奇妙的照片。
“死星”土衛(wèi)一
卡西尼號(hào)拍攝的地球
是的，這顆暗淡的藍(lán)點(diǎn)，就是我們今天這位太空攝影師的家。在藍(lán)點(diǎn)上面，有它的創(chuàng)造者和最親密的工作伙伴，他們正在為攝影師所前進(jìn)的每一步吶喊，為攝影師的每一張作品歡呼，也為攝影師最后的絕唱而悲傷和惆悵。它的名字是卡西尼，也是藍(lán)點(diǎn)上每個(gè)人的化身、寄托和命運(yùn)。對(duì)于卡西尼號(hào)來(lái)說，這悲壯的一躍，縱使萬(wàn)丈深淵，下去也可能是前程萬(wàn)里。而對(duì)于人類來(lái)說，即便卡西尼號(hào)不是生命，我們也要對(duì)這樣的先行者致以崇高的敬意。同時(shí)我們也該為它的雖死猶生感到高興，因?yàn)樵谒瓜碌牡胤?，將?huì)有另一人站起。新的探測(cè)器必將在不久的將來(lái)，在卡西尼號(hào)所創(chuàng)造的基礎(chǔ)上，沿著先行者的足跡，走過它經(jīng)過的地方，想起它經(jīng)歷的故事，然后開啟人類太空探索新的征程，揭開人類歷史新的篇章。不知道如果卡西尼號(hào)有思想的話，當(dāng)它回望地球的時(shí)候，該是怎樣的心情。也許它知道人類對(duì)它的牽掛、希冀與贊許，也許這一切它不知道，也許它會(huì)感到視死如歸的悲壯，也或許它也為自己短暫的一生心生惆悵。但不論怎樣，15億千米之外的地球，也早已是它永遠(yuǎn)無(wú)法歸去來(lái)的地方。但在這樣視角下的遙望，也許卡西尼號(hào)會(huì)對(duì)生活、命運(yùn)和人類的前途有更好的思量。當(dāng)它最終無(wú)可選擇的縱身一躍之時(shí)，它也會(huì)將最后一曲歌聲唱響。
回望地球，萬(wàn)里畫卷。春秋冷熱，幾曾消磨。有道是，王者圣者，非主皆客。雄機(jī)妙策，人逝孰得。莫道歸隱，山林仍在。千百年過，誰(shuí)只爛柯。群情遨游，依稀在昨。觥籌光影，須臾成各。大江東去，有多少起落，又可堪波折。什么虛實(shí)，什么生克。喧嘩過盡，難留舊轍，終究似過眼輿車。既如此，縱十萬(wàn)仙兵神將，任指天笑罵，能奈我何。憑回望，正臨風(fēng)沐發(fā)，已揮淚成歌。
視頻在原文鏈接
聯(lián)系客服
