這一次我們要講一個(gè)新的系列，我們來講講那些探索太陽系的探測器。我知道很多聽眾都很喜歡航天和天文方面的知識(shí)，星際探測器恰好就是兩者的結(jié)合點(diǎn)。我當(dāng)初講過航天史，基本上是圍繞載人航天展開的，其他方面也提到了，但是沒有專門來講，這一次我們就好好的講一講這些探測器啦。

大家也都知道，我基本上都是按照時(shí)間線索講發(fā)展史。這一次呢，我們就不按照編年體去講了，我們換用紀(jì)傳體來講。那些重要的，突出的探測器，我們就可以多花點(diǎn)時(shí)間來講了。

現(xiàn)在大家公認(rèn)，行星科學(xué)之父是伽利略。但是，這位祖師爺?shù)纳矸萏嗔?，頭上第一名的光環(huán)太多。我們就沒必要追到那么久遠(yuǎn)的年代了。關(guān)于行星科學(xué)，你一定要找到一個(gè)開端，其實(shí)也挺難的，因?yàn)檫@是一個(gè)交叉的跨學(xué)科的玩意兒。但是現(xiàn)代行星科學(xué)是二戰(zhàn)以后才逐漸形成，這是可以肯定的。

美國人利用V2火箭拍攝的地球局部照片

二戰(zhàn)以后，美國人不是從德國弄回了一大堆V2導(dǎo)彈的零部件和設(shè)計(jì)圖嘛。而且把主設(shè)計(jì)師布勞恩也弄回了美國。1947年，美國人把照相機(jī)裝到了V2火箭上發(fā)射到了100公里的高空，人類第一次在這么高的地方給我們的地球拍了一張照片。人類第一次從照片上看到，地球真的是個(gè)球啊。我們的地球也不過就是太陽系眾多天體之中的一個(gè)罷了。我們姑且把這件事兒當(dāng)作是現(xiàn)代行星科學(xué)的一個(gè)里程碑吧。

一般認(rèn)為，現(xiàn)代行星科學(xué)的建立是需要時(shí)機(jī)的。首先是地質(zhì)板塊理論獲得了空前的成功，我們從此就能夠理解為什么一顆巖石行星上會(huì)有滄海桑田的變化。其次是研究行星的科學(xué)家們有了組織，有了前進(jìn)基地。美國天文學(xué)會(huì)宣布成立了行星科學(xué)部。第三條就是阿波羅11號(hào)實(shí)現(xiàn)了載人登月。人類親自跑到月球上去挖了一大堆石頭和月壤回來。這一下研究月球也就有了實(shí)打?qū)嵉难芯繉ο罅?。有些事兒，你僅僅靠望遠(yuǎn)鏡觀測還是搞不定的。行星科學(xué)一直和航天事業(yè)關(guān)系緊密。

1958年，美國人為了和蘇聯(lián)競爭，決定開展月球探索。但是，這檔子事兒天地下誰也沒干過。到底應(yīng)該怎么干，干點(diǎn)啥呢？首先得找專家學(xué)者們問一問。那么下一個(gè)問題來了，該找誰呢？誰對月球了解最多呢？美國人找來找去，找到了一個(gè)人，這個(gè)人就是著名的天文學(xué)家柯伊伯。

杰拉德·柯伊伯在40年代的照片

這事兒可就說來話長了。這個(gè)柯伊伯不是美國土生土長出來的。人家原本是荷蘭人。從小視力就特別好，一般人目視星空，能看到大的最暗的星撐死了也就是6等，城市里因?yàn)橛泄馕廴?，一般只能看?等星。人家柯伊伯肉眼據(jù)說能看到7.5等的星，這家伙不搞天文學(xué)都對不起他這份視力。

1924年，柯伊伯進(jìn)入著名的萊頓大學(xué)讀書。這一年是高斯密特和烏倫貝克發(fā)現(xiàn)電子自旋的年份。他們的老師埃倫費(fèi)斯特還鼓勵(lì)過這兩個(gè)愣頭青。這個(gè)埃倫費(fèi)斯特是奧地利人，后來入了荷蘭國籍，他長期在萊頓大學(xué)教書，教出一幫好學(xué)生。這個(gè)柯伊伯也算是他的學(xué)生之一。學(xué)天文學(xué)的哪能不學(xué)物理呢？對吧。對了后來發(fā)現(xiàn)奧爾特云的那個(gè)奧爾特也教過他課。

埃希納·赫茨普龍

1927年，柯伊伯獲得了學(xué)士學(xué)位，后來繼續(xù)攻讀研究生。他的老師是埃希納·赫茨普龍。他的老師是專門干攝影的，鼓搗天文攝影好多年，絕對星等的概念就是這個(gè)赫茨普龍?zhí)岢鰜淼?。因?yàn)楣獾牧炼鹊鹊纫幌盗袉栴}都和攝影相關(guān)。

19世紀(jì)，攝影術(shù)還沒有被應(yīng)用到天文學(xué)領(lǐng)域之前，大家全憑目視觀測。所以大家觀測的重點(diǎn)都在行星，因?yàn)榫嚯x近，因?yàn)榱炼却?。對恒星的研究不太重視。恒星嘛，無論在哪個(gè)望遠(yuǎn)鏡里都是一個(gè)小光點(diǎn)，看不出任何細(xì)節(jié)。而且恒星幾乎沒啥變化，不像行星，好歹還經(jīng)常溜達(dá)。

1882年，一顆明亮的彗星出現(xiàn)在南半球的天空中。好望角天文臺(tái)的英國天文學(xué)家大衛(wèi)·吉爾爵士從當(dāng)?shù)財(cái)z影師那里借來一臺(tái)普通照相機(jī)，他把這臺(tái)照相機(jī)綁到了一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的側(cè)面，就用這臺(tái)照相機(jī)并對彗星和周圍的天空進(jìn)行了多次曝光。等到照片沖洗出來一看，他嚇了一跳。不僅僅彗星遠(yuǎn)比人眼看到的要精細(xì)，很多暗淡的部分也能看得一清二楚。而且照片上還出現(xiàn)了大量的恒星，這些恒星過去靠肉眼看是根本看不見的。

大衛(wèi)·吉爾爵士在南非拍攝的1882年大彗星

其實(shí)這個(gè)大衛(wèi)·吉爾比較幸運(yùn)，當(dāng)時(shí)剛出了一批新式照相底板。這批照相底板的靈敏度比老式的底板靈敏度高了100倍。如果他還用的是老底板，效果就差遠(yuǎn)了。

這一事件可以算是自望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以來天文學(xué)領(lǐng)域的一大技術(shù)革命。首先是過去肉眼看不到的天體現(xiàn)在可以在照相底片上顯示的清清楚楚，而且照片還能作為永久檔案進(jìn)行保存，可以和多年以后的照片進(jìn)行比較，這個(gè)留作檔案的特性是靠人眼看，靠天文學(xué)家畫素描遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上的。

所以，自從發(fā)明了天文攝影，天文學(xué)家的研究領(lǐng)域就轉(zhuǎn)向了浩瀚的銀河、那些星云，那些雙星才是天文學(xué)研究的熱門。當(dāng)然，按理說攝影技術(shù)對太陽系內(nèi)的天體的研究也應(yīng)該是有利的，但是在膠片時(shí)代，行星在膠片上依然看不清表面細(xì)節(jié)，本來就小得跟黃豆一樣，你就是放大一倍，也提供不了新的信息。至于月亮，那家伙太亮了，經(jīng)常曝光過度。研究深空天體的天文學(xué)家干脆把月亮當(dāng)做是一個(gè)大燈泡，一個(gè)會(huì)造成嚴(yán)重光污染的大燈泡。

所以，在柯伊伯求學(xué)的年代，恰好是恒星和星云研究的熱門期。哈勃在研究星云，在研究造父變星。巧了，柯伊伯的老師赫茨普龍就是研究恒星的。赫茨普龍對恒星的顏色和亮度的關(guān)系進(jìn)行過研究，一開始，赫茨普龍的研究沒什么人重視，后來美國天文學(xué)家羅素也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)論，赫茨普龍的相關(guān)研究才得到重視。

赫羅圖

大家發(fā)現(xiàn)，恒星的顏色和大小似乎是有關(guān)系的。如果橫坐標(biāo)是光譜，縱坐標(biāo)是亮度的話，大部分恒星的都集中在這張圖的左上角和右下角的一條線上。例外不是沒有，而是很少。這條線上的恒星就叫做主序星。例外的那些恒星也有名字，左下角是白矮星，右上角是紅巨星。這張圖就叫做赫羅圖，紀(jì)念赫茨普龍和羅素這兩位天文學(xué)家。

這個(gè)柯伊伯就在赫茨普龍的指導(dǎo)之下研究聯(lián)星，也就是物理雙星系統(tǒng)。1933年獲得了博士學(xué)位。然后呢，他就繼續(xù)到美國加州的利克天文臺(tái)，在艾特肯教授的門下繼續(xù)研究雙星。這個(gè)艾特肯教授一輩子研究了3000多顆雙星。咱們嫦娥6號(hào)著陸取樣的那個(gè)月球南極-艾特肯盆地，就是用這個(gè)艾特肯教授的名字命名的。

羅伯特·艾特肯

加州是在美國的西海岸，1935年柯伊伯到哈佛大學(xué)天文臺(tái)工作，這一桿子就到了美國的東海岸了。再后來他去了芝加哥大學(xué)的葉凱士天文臺(tái)工作，并且入了美國國籍。

這個(gè)葉凱士天文臺(tái)在威斯康星州，距離芝加哥不算遠(yuǎn)。后來柯伊伯在葉凱士天文臺(tái)主持和德州戴維斯堡的麥克唐納天文臺(tái)聯(lián)合搞了小行星的巡天觀測。他花了大量時(shí)間，用紅外線底片對火星和土衛(wèi)六進(jìn)行拍攝。在這里，他發(fā)現(xiàn)了火星大氣存在二氧化碳，土衛(wèi)六上富含甲烷。還發(fā)現(xiàn)天王星和海王星的新衛(wèi)星。

反正他當(dāng)時(shí)已經(jīng)徹底從研究雙星系統(tǒng)轉(zhuǎn)到了研究太陽系內(nèi)的小天體。正因?yàn)樗谛⌒行穷I(lǐng)域研究非常深入，才能提出“柯伊伯帶”這個(gè)理論。不過他的那些論文署名往往只有他一個(gè)人，他連個(gè)伙伴都沒有，沒辦法，當(dāng)時(shí)太陽系內(nèi)天體的研究絕對是冷門。

葉凱士天文臺(tái)

柯伊伯帶這個(gè)概念也并不是柯伊伯本人提出的，而是美國的另一位天文學(xué)家倫納德，1930年，克萊德·湯博發(fā)現(xiàn)了冥王星，可以說是轟動(dòng)一時(shí)。倫納德立刻意識(shí)到，冥王星未必就是海王星之外唯一的天體。就在同一年，另一個(gè)美國天文學(xué)家洛伊施納也認(rèn)為，海王星之外，也應(yīng)該還有好多長周期的天體還沒發(fā)現(xiàn)呢。

到了1943年，愛爾蘭的天文學(xué)家埃奇沃斯提出在海王星外應(yīng)該還有數(shù)不清的小天體存在，他始終認(rèn)為冥王星太小，沒有能力清理門戶。但是當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為冥王星很大，清理門戶應(yīng)該不成問題。就連柯伊伯也是這么認(rèn)為的。他也認(rèn)為，這個(gè)小天體帶應(yīng)該是存在過，但是統(tǒng)統(tǒng)都被冥王星給清理掉啦，不存在了。

肯尼斯·埃奇沃斯

埃奇沃思的貢獻(xiàn)在當(dāng)時(shí)沒人注意到。柯伊伯也沒注意到。反正這個(gè)小天體帶被稱為柯伊伯帶。現(xiàn)在嘛，有時(shí)候也會(huì)把話說全了，稱為“埃奇沃斯-柯伊伯帶”。一般還是不加埃奇沃斯的名字。埃奇沃斯猜對了，冥王星的確是很小，所以根本沒能力清理門戶，所以柯伊伯帶帶現(xiàn)在還存在，是短周期彗星的來源。

柯伊伯一直都在芝加哥大學(xué)任教，他研究的太陽系內(nèi)天體是冷門，他是少不得要坐冷板凳的，但是架不住人家樂意啊。他硬是堅(jiān)持下來了。

當(dāng)時(shí)對月球的觀測也是冷門，很多人認(rèn)為，想當(dāng)年，柯伊伯在麥克唐納天文臺(tái)天天抱著82英寸的大望遠(yuǎn)鏡看月亮是一種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，你天天看這勞什子干甚??？這臺(tái)82英寸的大望遠(yuǎn)鏡可是世界第三大望遠(yuǎn)鏡哦，你天天看這個(gè)月球，簡直是暴殄天物。

但是柯伊伯不這么想，因?yàn)樵虑蛏想[含著太多的秘密還沒解開呢。月球上的環(huán)形山到底是怎么來的？是火山爆發(fā)啊，還是隕石撞擊?。吭诋?dāng)時(shí)還沒有定論。要知道，地球上可以經(jīng)歷了滄海桑田的變化，可是月球沒有這些變化。月球表面每一處微小的細(xì)節(jié)，每一處坑坑洼洼，都是46億年的時(shí)間里逐漸積攢下來的，這些坑本身就和太陽系的演化歷史密不可分。你難道不想知道我們的太陽系是如何起源的嗎？

柯伊伯發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)連一套詳細(xì)的超大月球掛圖都沒有。于是他就申請了國家的科研經(jīng)費(fèi)，跑東跑西，從威爾遜山天文臺(tái)和麥克唐納天文臺(tái)等等一系列的天文臺(tái)挑選了過去收藏的檔案之中，質(zhì)量最好的月球攝影底片，然后用暗房工藝放大，準(zhǔn)備制作大幅度的掛圖和地圖冊。如果實(shí)在是沒有那就只有自己去拍了。反正這一路是不太順，各個(gè)大學(xué)、天文臺(tái)等等機(jī)構(gòu)官僚主義也很嚴(yán)重。占用大望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間，人家總是不樂意。

柯伊伯和他的大型月球照片

折騰來折騰去，結(jié)果柯伊伯從朋友那里知道了一個(gè)消息，那就是蘇聯(lián)的科羅廖夫利用R7火箭發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星。這件事對柯伊伯的觸動(dòng)還是很大的。美國政府當(dāng)時(shí)的觸動(dòng)也很大，所以才留下“斯普特尼克時(shí)刻”這么一個(gè)說法。美國人就得想辦法超過蘇聯(lián)人才行，加州理工噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的皮克林建議可以向月球發(fā)射火箭，咱們先把人造物體扔到月球上再說，那樣就算領(lǐng)先蘇聯(lián)人一步嘛。

威斯康星州的業(yè)余無線電愛好者收到了斯普特尼克發(fā)出的電波

但是，蘇聯(lián)人又搶先了，他們發(fā)射的月球一號(hào)繞過月球，成了第一個(gè)圍繞太陽公轉(zhuǎn)的人造飛行器。其實(shí)本來蘇聯(lián)人想讓月球一號(hào)直接撞擊月球的，他們的想法和美國人一樣，先扔個(gè)東西上去再說。但是沒想到月球1號(hào)打歪了，從旁邊滑過去了。月球2號(hào)倒是擊中了月球，成了第一個(gè)扔到月球上的人造物體。月球三號(hào)繞到了月球的背面，拍到了月球背面的照片，還用無線電發(fā)回了地球，赫魯曉夫還拿著到處炫耀呢。

月球3號(hào)的復(fù)制品

美國人遭受這一連串的打擊，幾乎快要破防了。他們也加快了動(dòng)作，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室搞出了一個(gè)“徘徊者計(jì)劃”，就是用來搞美國版的月球撞擊實(shí)驗(yàn)。但是下一個(gè)問題來了，朝哪兒撞呢？美國人這下才發(fā)現(xiàn)，他們連高分辨率的月球地圖都沒有。于是他們把給月球畫地圖的工作交給了空軍制圖和信息中心。

有人問啦，怎么不交給NASA呢？當(dāng)年NASA還在籌備中，自身的機(jī)構(gòu)還沒湊齊呢，發(fā)揮不了作用。再說了，當(dāng)時(shí)的軍方還抓著航天和火箭這檔子差事不肯撒手，軍用和民用也沒分的那么清楚呢。其實(shí)當(dāng)時(shí)不僅僅是空軍的地圖部門在給月球畫地圖，陸軍的地圖局也在給月球畫地圖，只是他們更注重等高線圖。美國這種各部門搶生意的現(xiàn)象，其實(shí)一直是個(gè)老毛病。

1960年，柯伊伯他們的成果基本上準(zhǔn)備好出版了。平裝版可以賣給公眾，精裝版可以賣給軍方。當(dāng)時(shí)軍方也愿意花這筆錢來支持他們畫月球地圖。但是柯伊伯要在芝加哥大學(xué)和南方的麥克唐納天文臺(tái)兩邊跑，他實(shí)在撐不住。而且麥克唐納天文臺(tái)的設(shè)備也老化了。那臺(tái)82英寸口徑的望遠(yuǎn)鏡事兒太多，留給他觀測時(shí)間也不多。所以，柯伊伯第一次萌生了要離開芝加哥大學(xué)的想法。他想到一個(gè)空曠，星空璀璨，而且煩心事兒少的地方去建立新的研究機(jī)構(gòu)。這個(gè)新研究機(jī)構(gòu)不僅僅是要研究月亮，還要研究太陽系內(nèi)的那些大大小小的天體。

現(xiàn)在的基特峰上有大大小小19座望遠(yuǎn)鏡

當(dāng)時(shí)美國政府也在尋找適合建立大型新天文臺(tái)的地方，西部的高原上就是比東部的天文臺(tái)效果好。他們派飛機(jī)拍照，調(diào)查氣象記錄。選了5個(gè)地點(diǎn)，其中4個(gè)在亞利桑那，1個(gè)在加州。最后確定了靠近邊境的基特峰作為天文臺(tái)的地址?？乱敛畬@事兒可以說是了如指掌。

要不然，搬家去亞利桑那？落腳點(diǎn)就選在亞利桑那大學(xué)？

下一個(gè)問題又來了，你愿意去，人家亞利桑那大學(xué)愿意收嗎？人家憑什么讓你建實(shí)驗(yàn)室？柯伊伯和他的一幫志同道合者就發(fā)了愁了。最后他們想到了新成立沒多久的NASA，NASA是肯定歡迎啊。有了國家支持，肯定可以擺平亞利桑那大學(xué)的董事會(huì)。

有人的地方就有江湖，亞利桑那大學(xué)內(nèi)部反對的人還不少呢，柯伊伯還得一一去擺平。你跟亞利桑那大學(xué)天文系擠在一起，你愿意人家還不愿意呢。怎么辦呢？亞利桑那大學(xué)的大氣物理研究所正在建新樓，你就到那兒去擠一擠唄。行政管轄就掛靠在人家大氣物理研究所下邊。

月亮和行星的觀測，跟大氣物理挨得上嗎？當(dāng)然挨得上啊，因?yàn)樗麄冎饕芯康亩际切行堑拇髿鈱?。水星除外，水星沒大氣。就這樣，1960年，柯伊伯領(lǐng)著幾個(gè)助手，就在亞利桑那大學(xué)建立了一個(gè)新的研究機(jī)構(gòu)，叫做月球與行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。到現(xiàn)在為止，柯伊伯留下的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室依然是全世界行星科學(xué)研究的重鎮(zhèn)。

柯伊伯在觀測

所以啊，有人把柯伊伯稱為現(xiàn)代行星科學(xué)之父。這個(gè)說法也有那么幾分道理。人家柯伊伯的貢獻(xiàn)的確不小。

就在這個(gè)當(dāng)口上，NASA的領(lǐng)導(dǎo)發(fā)出了邀請，讓柯伊伯去當(dāng)新成立的行星和行星際科學(xué)小組委員會(huì)的顧問。其實(shí)他在去年，也就是1959年，柯伊伯曾經(jīng)參加過NASA局長艾姆斯的一個(gè)會(huì)議，大家都不是外人。所以柯伊伯也就愉快接受了這個(gè)職位。

轉(zhuǎn)過年來，1961年，美國的第一個(gè)月球探測計(jì)劃徘徊者計(jì)劃就要展開實(shí)施了。柯伊伯他們也不能閑著，事兒還挺多。但是，慢慢大家才發(fā)現(xiàn)，這個(gè)月球與行星研究實(shí)驗(yàn)室，僅僅依靠天文學(xué)家是支撐不起來的。

我們下回再說。