上文書我們講到了先驅(qū)者11號成功的穿過了土星環(huán)，拍攝到了不少土星的照片。取得了空前的成功，而且還為后續(xù)的旅行者計劃探了一條路。也就是說，借助引力彈弓從土星環(huán)邊上擦過去是可行的，土星環(huán)里面并沒有多少大石頭，都是很小的顆粒，穿過去還是能夠保證安全的。

然后呢，先驅(qū)者號的既定任務(wù)全都完成了，剩下的時間就是發(fā)揮余熱，去探索太陽系的邊緣，最終是飛出太陽系的引力范圍，只是這個過程非常的漫長。星際空間就是這么廣袤無垠。

按下美國人不表，這幾年蘇聯(lián)人在干什么呢？他們盯上火星了。盡管火星2號和火星3號兩個探測器也給火星拍了幾張照片，但是沒有大的科學(xué)成果。你瞧瞧人家美國的水手9號，拍攝了足足7000張照片啊，極大的拓展了人類對火星的認(rèn)知，那風(fēng)頭完全蓋過了蘇聯(lián)人。蘇聯(lián)人心里能服氣嗎？不可能啊。

蘇聯(lián)人覺得自己比較點(diǎn)兒背，火星2號盡管釋放的著陸器摔壞了，但是那好歹也算是人類第一個抵達(dá)火星表面的探測器啊。你要問啥怎么過去的，那是死“過去”的。金星3號可是實在是的著陸了哦，這個成績不能抹殺，但是照片傳輸過程僅僅維持了14.5秒就掛了。但是，探測器好歹也算是開始工作了。這就比上一次有進(jìn)步。

火星3號著陸器傳回的圖像

當(dāng)然啦，蘇聯(lián)解體以后，有人去翻過去的檔案，發(fā)現(xiàn)火星3號在那14.5秒之中還是傳回79行圖像數(shù)據(jù)，盡管模模糊糊，效果不好，但是的確也算是著陸點(diǎn)的照片。只是蘇聯(lián)人覺得沒臉見人，就沒拿出來發(fā)表。有意思的是，2007年，美國人的火星勘測軌道器衛(wèi)星拍攝了大量火星表面的高分辨率照片，而且還公開給大家研究。俄國人就來了興趣，他們召集了一大群志愿者，硬是找了3年，從18GB的照片里面找到了火星3號的痕跡，探測器本身很小，但是那個降落傘比較顯眼。又過了5年，一直到2013年，俄國人和JPL一起宣布，終于找到了火星3號的著陸器殘骸。畢竟這也是人類第一個登陸火星，而且還活了14.5秒的探測器，這個榮譽(yù)還是要算在蘇聯(lián)人的頭上，盡管蘇聯(lián)已經(jīng)不存在了。

扯遠(yuǎn)啦，我們還是扯回來。

盡管火星3號落在火星上就掛了。但是也給了蘇聯(lián)人信心，下一次的表現(xiàn)怎么也比上一次好嘛。于是他們打算在1973年這個窗口期干一票大的。他們打算在這一年發(fā)射4個探測器，金星4號和5號是環(huán)繞器，繞著火星拍照片，金星6號和7號是著陸器，探測器本體不環(huán)繞火星，直接飛掠而過。這樣的話，探測器的設(shè)計可以簡化。

環(huán)繞任務(wù)和著陸任務(wù)完全分開，每個任務(wù)一式兩份雙保險，那可不就變成了4個探測器了嘛，這工作量一下就加大了。沒辦法啊，加班加點(diǎn)也給搞出來啊。

您要快啊，那就容易出事兒，俄國人干活兒本來就粗糙，蘿卜快了不洗泥，現(xiàn)在呢，質(zhì)量就更加得不到保證了。比如說，按照航天規(guī)范，晶體管的引腳必須是金的，金子的抗氧化能力非常強(qiáng)，但是沃羅涅日工廠生產(chǎn)的晶體管以次充好，本來該用黃金引腳，他們給換成了鋁的。鋁的抗腐蝕能力跟金子能比嗎？你哪怕?lián)Q個鍍金的呢，您也別直接換鋁的??！

諸如此類的質(zhì)量問題比比皆是，蘇聯(lián)電子工業(yè)本來就比不上美國人，你這還偷工減料。這根當(dāng)時蘇聯(lián)的大環(huán)境有關(guān)系，勛章帝屁事兒不管，你好我好大家好。上梁不正下粱歪唄?；鹦?號探測器的電源也有問題，等到查出來，已經(jīng)晚了。為了趕在美國人的海盜號之前發(fā)射，只能趕鴨子上架了。

好在蘇聯(lián)的質(zhì)子號火箭還是給力的。60年代剛研制出來的時候經(jīng)歷了一大串失敗，但是進(jìn)入70年代以后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定了下來，基本沒再掉鏈子。火星4號和5號是1973年7月21和25號發(fā)射的。到了下個月的8月5號和9號發(fā)射了火星6號和7號，這4次發(fā)射比較成功。

但是，蘇聯(lián)人高興了沒幾天，火星6號就出bug了，火星6號無線電信號不正常。蘇聯(lián)人真是不拋棄不放棄，還是不斷通過設(shè)立在克里米亞半島葉夫帕托里亞的NIP-16地面無線電工程綜合體給火星6號發(fā)出各種遙測指令，希望火星6號能有消息回復(fù)。但是，火星6號傳輸回來的微弱信號并不包含現(xiàn)在探測器的狀態(tài)。只能表示現(xiàn)在還有一口氣。未來的所有操作都無法得到正確的反饋了。

這還不算是最糟糕的，屋漏偏逢連夜雨，火星4號和火星7號也出毛病了。

問題還是出在電子原件上，所以，火星4號需要剎車的時候反推火箭沒開機(jī)。結(jié)果就導(dǎo)致火星4號沒辦法減速，無法進(jìn)入環(huán)繞軌道，只能飛掠而過。盡管如此，火星4號還是拍了若干張火星表面的照片，分辨率還不錯，每像素相當(dāng)于100米見方。而且還用紫外線傳感器獲取了火星大氣的數(shù)據(jù)。

火星7號呢，本來是個登錄器，本體不減速，會飛掠而過。但是著陸器是要減速的，結(jié)果呢，這個著陸器提前被釋放了，位置不對，角度不對，速度也不對。導(dǎo)致這個著陸器也是飛掠而過，根本沒落到火星上。這兩個家伙最后都變成了繞著太陽飛行的人造行星。誰叫蘇聯(lián)人用了不合格的電子原件呢？

火星5號拍攝的彩色照片

火星5號倒是沒出啥幺蛾子，在完成了3次軌道修正以后，這個探測器總算是順利的進(jìn)入了環(huán)繞火星的軌道。但是，這個探測器的增壓密封艙泄露了，我們不是說過嗎？蘇聯(lián)人為了省事，他們的探測器儀器艙是完全密封的，內(nèi)部維持著20度的溫度，和地球保持一致，內(nèi)部維持一個大氣壓的壓力，也和地球保持一致。這樣的話內(nèi)部的儀器設(shè)備只要在地球上測試沒事兒，在火星軌道上也就沒事。

現(xiàn)在倒好，增壓密封艙漏氣了，溫度和壓力都維持不住呢。這就意味著這個探測器已經(jīng)沒幾天的壽命了。那沒辦法，只能抓緊工作。前前后后拍了一百多張照片，因為拍的太匆忙，能用的只有43張。

探測器上的其他儀器也都抓緊工作，電子光譜儀去測量太陽風(fēng)高能帶電粒子的能量、數(shù)量、組成、溫度、壓力和速度。

無線電天線抓緊掃描火星大氣層的溫度壓力和電離層。

表面輻射儀探測火星表面的土壤成分，獲取火星巖石的伽馬光譜。

紅外線溫度計測量土壤的溫度，紅外線分光光度計來分析土壤的光譜，這些數(shù)據(jù)對研究土壤成分很有用。

對了還得測量大氣的水蒸氣含量和臭氧含量，最后是測量火星的磁場。

火星5號堅持了3個禮拜，繞著火星轉(zhuǎn)了22圈，最后一次和地面的通信是在1974年的2月28號。火星5號算是徹底失去聯(lián)系，你要說成功呢，也算是成功，只是折扣打的不小。

這4顆探測器，終于有一個比較爭氣，總算沒有全軍覆沒。但是，讓蘇聯(lián)地面控制人員沒想到的是，1974年的3月12號，他們接收到了來自于火星6號著陸器的無線電信號，原來這個家伙還活著呢。

火星6號的飛行軌跡

鬧了半天啊，是火星6號的無線電發(fā)射機(jī)出毛病了，但是接收機(jī)和控制系統(tǒng)沒毛病，地面測控人員發(fā)出的信號，火星6號全收到了。軌道修正也做了，各種指令也執(zhí)行了，總體還完成的不錯。只是這家伙無法報告自身狀態(tài)，地面測控站無法準(zhǔn)確定位，到底該不該修正，修多少，完全是一筆糊涂賬，所有的軌道修正數(shù)據(jù)只能是瞎貓碰死耗子，因此這個探測器的軌道和預(yù)期的不太一致。盡管如此，這個探測器還是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的流程，忠實的把著陸器給扔下去了。

在距離火星4.8萬公里的地方，著陸器和主體分離，對著火星大氣層就扎進(jìn)去了。當(dāng)時的速度是5.6公里/秒。幾分鐘以后，借助火星大氣的減速，速度降低到了600米/秒。這時候著陸器應(yīng)該在20公里的高空。從現(xiàn)在到落地也就只剩下幾分鐘時間了。

這個過程之中，著陸器一直在送信號，這個信號時斷時續(xù)，非常的微弱。地面上開始從這個小火星車上獲取各種大氣數(shù)據(jù)。到最后，數(shù)據(jù)也斷線了，估計要進(jìn)入最后的軟著陸狀態(tài)了。預(yù)計兩分半鐘之后，著陸器落了地，一切都安穩(wěn)的話，無線電應(yīng)該發(fā)出信號，但是左等沒信號，右等還是沒信號，這才確定，這個著陸器應(yīng)該是摔扁了，徹底沒戲了。

火星6號的著陸器

這個著陸過程，前前后后一共傳輸了224秒的數(shù)據(jù)。很多數(shù)據(jù)都無法讀取，只能大概知道了一點(diǎn)大氣方面的數(shù)據(jù)，比如說電離層的電子密度。

所以啊，這一次蘇聯(lián)連發(fā)了4顆探測器，最后也只能說是部分成功。算上以前發(fā)射的探測器，一共發(fā)了15顆了，蘇聯(lián)反正就是和火星犯沖，沒有一次是順利的。所以，蘇聯(lián)高層對火星探測也就沒了興趣。這時候呢，恰好OKB-1設(shè)計局的領(lǐng)導(dǎo)從科羅廖夫的接班人米申換成了科羅廖夫的死對頭格魯什科。蘇聯(lián)空間研究所的領(lǐng)導(dǎo)也換人了。他們覺得，現(xiàn)在跟美國人競爭也已經(jīng)沒啥希望了，與其專注于失敗率高居不下的火星探測，還不如聚焦于成功率更高的金星探測呢。他們這一派被稱為金星人。

但是，金星實在是太單調(diào)了，遠(yuǎn)不如火星這么豐富多彩，即便你能夠發(fā)射探測器，你能夠取得成功，結(jié)果也不會比火星更加出彩，金星就沒啥可研究的。這一派被稱為火星人。在整個70年代，金星人都比火星人要吃香。所以，火星探測計劃就擱置下來了，蘇聯(lián)開始專注于金星探測。

巧了，美國人在這個時間段也盯上了金星。你別忘了，80年底啊初會出現(xiàn)一次9星連珠的奇觀。從1968年起，美國人就制定了一連串的計劃，先驅(qū)者10號和11號，旅行者1號和2號，就是充分利用這次千載難逢的機(jī)會，利用一顆探測器，探測一連串的行星。

水手10號

對木星土星可以利用引力彈弓加速，對水星行不行？咱們利用金星做減速，拜訪一下內(nèi)太陽系距離太陽最近的水星，豈不是一舉兩得嗎？如果不利用引力彈弓，從地球發(fā)射探測器到水星，必須用泰坦3C火箭才行，但是借助引力彈弓，使用宇宙神+半人馬座上面級就足夠了，借助引力彈弓省錢啊。于是，水手10號就被提上了議事日程。這也是水手計劃的收官之作。

這個項目由JPL負(fù)責(zé)，承包商就是大名鼎鼎的波音公司。這一次主要是對水星展開多項探測，同時，對引力彈弓技術(shù)進(jìn)行實踐。這條軌道的設(shè)計很麻煩，首先是水手10號必須經(jīng)過金星，借助引力彈弓甩一下，然后奔向水星。

探測水星很麻煩，因為探測器飛向內(nèi)太陽系，其實是個向下掉的過程，在太陽引力作用下，探測器很難減速，路過水星也無法被水星微弱的引力捕獲。如果僅僅是一次性飛掠，又有點(diǎn)不甘心。于是JPL的工程師們就設(shè)計了一條特殊的軌道。

水手10號利用金星來減速

水手10號的其實是要進(jìn)入一條繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的橢圓軌道。橢圓軌道嘛，總有近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)，水手10號的近日點(diǎn)恰好和水星軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)重合。每6個月就有兩次機(jī)會和水星碰頭。這樣的話，探測機(jī)會就變多了。

當(dāng)然，水手10號探測器首先要解決的技術(shù)問題就是防熱。因為金星和水星距離太陽更近，陽光照耀更加強(qiáng)烈。金星軌道附近單位面積獲得的太陽光能量會是地球附近的2.2倍。到水星軌道附近，這個數(shù)值就會變成5.4倍。所以水手10號探測器內(nèi)部必須用隔熱材料包裹，外邊兒也要包上反光膜。而且在設(shè)備艙里面還要開百葉窗。利用這些百葉窗來控制航天器內(nèi)部的溫度。

水手10號帶了兩臺照相機(jī)，配了8個濾鏡輪。除了常規(guī)的紅綠藍(lán)還有紫外線濾鏡。紫外線濾鏡是專門用來拍金星高層云的。其他的嘛就是常規(guī)的紅外線，紫外線的傳感器，還有磁場傳感器他還有一個帶電粒子望遠(yuǎn)鏡，是專門兒用來研究太陽系和銀河宇宙射線的。

1973年的11月3號，水手10號探測器發(fā)射成功。發(fā)射十天以后進(jìn)行了一次軌道修正。到1974年的2月5號，水手10號接近了金星。這一次水手10號是從金星背光那一面兒擦過去，整個過程拍攝了4165張金星的可見光和紫外線照片兒。通過紫外線照片兒，我們就可以看清楚金星云層之中的結(jié)構(gòu)。

水手10號拍攝的金星照片

這一次水手10號利用金星減速而不是加速。探測器的速度由37km/秒降低到了32.3km/秒。1974年的3月16號，水手10號進(jìn)行了第三次軌道修正。再過兩個禮拜，水手10號就要和水星相遇了。從距離水星530萬km的地方，照相機(jī)就已經(jīng)開始工作了。從水星身邊擦身而過的這個過程之中，一共拍了2000張照片兒。傳輸?shù)乃俣冗_(dá)到了15K每秒，站在當(dāng)時已經(jīng)算是傳輸速度比較快了。

極紫外探測器對水星大氣進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)水星幾乎就沒有大氣層。磁強(qiáng)計探測到了水星內(nèi)部大約有100nT的內(nèi)部磁場，這個磁場相當(dāng)相當(dāng)?shù)娜?。通過紅外線傳感器測得水星的日照表面溫度為187度，暗面溫度是零下123度，這個溫差比月球都大。

這次擦肩而過之后，再過大概過170多天，水手10號會第二次與水星相遇。這一次水手10號是在48000km的距離上拍攝了500張照片兒。通過拼接這些照片得到了水星南半球的圖像。第三次和水星相遇就是在1975年的3月16號了。這一次探測器從水星的北極上空飛過。最近距離只有327km。因為這一次接近北極，所以測出來的磁場更準(zhǔn)確，水星極地磁場強(qiáng)度為700nT。

水手10號拍攝的水星照片

經(jīng)過這三次相遇，水手10號上的氮?dú)馄肯牡貌畈欢嗔?，它再也沒有能力去改變軌道，只能隨它去了。水手10號的這次任務(wù)圓滿結(jié)束。

事后呢，科學(xué)家們對水手10號發(fā)過來的水星照片兒進(jìn)行了分析。大家發(fā)現(xiàn)水星距離太陽的平均距離為5790km，是地日間距離的0.38倍。水星的赤道半徑為地球的2/5。這個家伙的外觀長得很像月亮，到處都是環(huán)星山。從這些環(huán)形山周圍可以看到非常清晰的輻射紋，而說明水星表面的狀態(tài)保持的相當(dāng)好，億萬年來一直沒有什么擾動。所以這些痕跡才能清晰的保持到了今天。

同時，水星表面有一些特征和月球不太一樣。水星上有很多懸崖峭壁和山脊，但是這些山脊，看著又特別的別扭，好像是一個蘋果縮了水以后擠出來的皺紋。

一道疤痕從隕石坑中間穿過

水手10號發(fā)現(xiàn)水星的密度和地球差不多，而且還有一個全球性的磁場。和火星雜亂無章的磁場不同，別看水星的磁場很弱，只有地球的1%，但是水星的磁場也是規(guī)規(guī)矩矩的偶極場，啥叫偶極場呢？就是條形磁鐵形成的那種有明確南北極的磁場。水星的磁力線簡直就是縮小版的地球，而且水星的磁場也受到太陽風(fēng)的擠壓，它靠太陽近嘛。

通過這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們推測水星內(nèi)部可能有一個高溫液態(tài)的金屬核。而且這個金屬核的直徑超過水星直徑的1/3，達(dá)到了1600km。這個金屬核就有月球那么大。說實話水星的這些特點(diǎn)和其他行星相差都很大，這么小的一顆行星怎么長出了這么大一個核兒？為什么這么小的水星密度卻跟地球差不多？這些問題就擺在科學(xué)家面前了，那么水星到底為什么會這么特殊呢？

我們下回再說。