咱们书归正传。上文书讲到美国人的探月工程一连失败了7次，好在金星探测器和火星探测器发射成功了。因此还能提振一点信心。后来一直到徘徊者7号，采取的进展，终于拍摄到了月球表面的清晰照片，好不容易啊。喷气推进实验室终于尝到了成功的滋味。徘徊者8号和9号也接连取得了成功。从这次开始，霉运终于过去了。
尽管肯尼迪总统遇刺身亡，但是美国的登月工程也不能停，软着陆的勘测者计划紧锣密鼓的展开了，就在这个时候，苏联的月球9号抢先在月球着陆了。又快了美国人一步，弄得美国人压力山大。其实，美国人是自己吓唬自己。苏联保密做的不错，很多事美国人都不知道。
其实吧，那些年苏联人的成功率比美国人还惨，从1960年到1964年之间，苏联发射了21颗探测器，有去月亮的，有去金星的，有去火星的。只有金星1号部分成功，其他都是失败的。但是苏联人的发射显然更勤快，隔三差五就发射一颗，然后就炸了。没关系咱们再发射下一颗。苏联基本上就是以量取胜。
金星1A同型探测器
苏联人是1961年的2月4号发射了一颗金星探测器，用的是闪电号火箭，结果火箭的第4级出现故障，没能和探测器分离。苏联是一切都保密，外界观察者知道轨道上有个苏联航天器，不知道是干什么用的。这个探测器才64公斤，但是和火箭第4级连在一起，总重量达到6吨多。外界观察着还以为是苏联又发射载人飞船了，这东西好大啊。后来发现不对，看轨道，像是深空探测器。苏联说这是一颗大型卫星，叫卫星7号，你管得着吗？
金星1号探测器的模型
过了22天，这东西掉进大气层。外界观察者都明白了，这东西肯定是失败的探测器。苏联现在也无所谓啦，因为在2月12号，苏联又发射了一颗探测器，这颗金星探测器倒是发射成功。成功了嘛，就可以大大方方的告诉大家，这家伙叫“金星1号”。前面那颗没成功的，苏联也就黑不提白不提了，现在大家叫它金星1A。
苏联起名字这么多弯弯绕。美国人哪里搞得清楚啊？这战略忽悠局干的是真不错。所以美国人总是料敌从宽，自己给自己加压力。
NASA虽然有钱，但是登月计划才是大头。其他方面资源少一些，只能尽力而为。这种深空探测器方面，也就没有苏联人发射的那么勤快。美国科学界和NASA的目标显然是有所区别，科学家之间也是有所区别的，意见并不统一。
NASA的专家不是物理学家就是数学家。他们要考虑的是如何把航天器发射到预定轨道。至于是载人上天啦，还是去探测月亮啦，区别都无所谓，该送谁就送谁。
至于柯伊伯这些天文学家，还是对太阳系里的各种各样的天体感兴趣。其实太阳系内的行星研究是个综合性的学科，月球与行星实验室有不少科学家是研究地图绘制的，研究地质学的。对于他们来讲，能去别的天体上挖两筐土回来是最好不过了，不管是无人探测器上去挖，还是派个宇航员上去挖，都没问题，只要能挖回来就行。最后，还是地质学家亲自上去挖了不少样本带回地球，最后一艘登月飞船阿波罗17号的宇航员哈里森·施密特就是一位专业的地质学家，也是登上月球的宇航员之中唯一一个地质学家。人家还真的去了一趟。
还有一些研究行星的科学家对这些人有不同意见，他们就是所谓的行星生物学家。他们认为，探测金星和月亮，那就是白花钱。因为月亮上根本不可能存在生命。金星上也不可能存在生命，只有火星才是希望之星。
1960年，NASA就成立了生命科学办公室，开始着手研究地外生命的问题。科学界对这档子事儿进行了好几次大讨论。我们不要以现代人的视野去看待当时的科学家。我们是后来人，可以开天眼。当时的科学家们可是一头雾水，不知道从哪里下手。
还好，1953年，美国科学家米勒和他的老师尤里做了一个后来名垂青史的实验。他们在实验室里架起几个大烧瓶，组成冷热循环回路。回路完全密封，里面装了水（H₂O）、甲烷（CH₄）、氨（NH₃）、氢气（H₂）与一氧化碳（CO）。其中一个烧瓶装着半瓶水，下边架着酒精灯在加热，瓶子里充满了水蒸气。另外一个瓶子里有一对电极，可以打出电火花，模拟闪电。水蒸气经过电极之后，路过一段冷凝器，变成水以后，流回原先的烧开水的那个烧瓶。实验就是这么循环往复，一烧就是好长时间。
实验才过了一天，米勒就从取样的水里发现了有机化合物的痕迹，后来在取样之中发现了氨基酸。这是一个非常了不起的成就。原来复杂的有机物很容易在原始的行星大气之中产生。
米勒的论文投给了著名的《科学》杂志，但是《科学》杂志的审稿人不给pass，人家觉得这是米勒的瓶子没洗干净，有外界微生物混进去了。好在这个实验不难做，有别人都做出了类似的结果，大家也就都信服了。
木星的主要成分是氢气和氦气，以及少量的甲烷和其他气体
米勒为啥要用水、氨气、甲烷、氢气和煤气来做实验呢。因为这是当时科学家们观察巨型气态行星得到的成份。巨型气态行星用掉了太阳系里的大部分建筑材料，它们才代表着太阳系最原始的组成物质，地球反而是特例。现在的地球拥有一个氧化性的大气成份，而不是还原性的。
既然，米勒实验用太阳系最广泛存在的物质，都能做出这样的结果。看来生命的形成应该是不难，应该是处处皆可。
真是这样吗？有人不同意。金星恐怕不行吧！最典型的一位就是卡尔·萨根。他这时候正在给NASA当顾问呢。
在此之前，大家对金星的了解全靠地面的观测。从各个波段的辐射量来推算金星的温度。按照8~13微米波长的辐射来计算，这个辐射应该是来自于大气云层反射，反射如此之强，说明能够落到地面的光照很少，温度应该不高。计算出来的结果是表面温度234±10K，相当于零下39度左右，还是相当冷的。但是按照厘米波长的微波辐射来计算，金星的温度大约是600±50K，也就是大概接近400度。这两个温度是矛盾的。到底哪个是金星表面的温度呢？
卡尔·萨根年轻的时候（1959年）
后来大家发现，按照8~13微米波长的辐射来计算，恐怕有问题。微波波段才能反映出金星的真实的黑体辐射，也就是金星的表面温度。金星是个非常强的微波辐射源，这本身就不寻常。
所以，1961年，卡尔·萨根在著名的《科学》杂志上发表了一篇论文。他在论文里面对以前的所有观点做了个总结。现在已知金星上大气层非常浓密，而且二氧化碳非常多。所以萨根选取了两个模型，一个是温度达到600K，一个是达到350K，然后做了计算。萨根认为，就是二氧化碳的温室效应导致了金星的温度高得吓人。
当然，这只是理论计算，当时没人知道确切的信息。卡尔萨根是深度参与了NASA的水手计划，水手二号的探测数据算是部分验证了萨根的理论，但是还不能一锤定音。尽管如此，卡尔萨根也知道，金星上不可能有任何生物，根本没戏，火星倒是有戏。因为火星的气候相对金星和月球来讲，相对不那么恶劣。
史丹利·米勒（1970年）
1962年，在莫斯科举行了一次国际生命起源大会。美国派了8个人去开会，其中有卡尔·萨根，也有做出米勒实验的那个米勒。这些人也就成了后来呼吁探测火星的中坚力量。
上次我们也讲过，徘徊者探测器的所有零部件都要先加热，然后用酒精消毒。组装好以后，还要用环氧乙烷浸泡一遍。这些步骤就是为了防止地球上的微生物污染月球，万一有微生物残存，然后发展起来了，那很多事就说不清了。如果你发现了微生物，到底是地球上带去的？还是月球本地土著呢？你无法分辨啊。但是从徘徊者8号开始，大家就懒得再消毒了，为啥？就是因为大家认识到，什么生物在月亮上也活不下去，咱还是省点事儿吧，别瞎费劲了。
从那时候起，火星就成了科学家们最关注的行星，金星算是彻底出局了。月亮其实也出局了。尽管美国对探月花钱最多，但是那为了彰显美国的国威，和苏联高太空争霸，其他的属于是搂草打兔子，捎带脚的。
所以，美国人未来的探测器就以火星为主了。但是苏联人还是对金星情有独钟，所以，有关火星的知识，大部分都是美国人带给我们的，有关金星的认知，主要还是苏联人带给我们的。苏联人在火星探测上是没多少成就，一路走霉运。
但是科学探索总是面对巨大的不确定性。这种深空探测是非常贵的。发射一颗水手探测器，前前后后就花掉了将近8300万美元。整个水手计划，花了5.54亿美元。在60年代，这笔钱可以说是个天文数字，实在是太贵了。万一，发射失败了呢？火星那么远，万一打水漂了呢？万一火星上没有任何生命的迹象呢？你花这么多钱，证明了个寂寞啊！
到此为止，美国人分两派，一派探月，一派探火。苏联人“摸金”，那不算。到了1963年，又出现了新势力，这一派完全反对搞深空探测。为啥？因为不赚钱啊。比如生物学家克芒那和《科学》杂志的主编爱贝森就是典型。克芒那热为，太空探索本质上还是在彰显国威，政治意义大于科学意义。爱贝森因为是《科学》杂志主编。他曾经舌战群儒，一个人单挑十几个反对者，所以他的影响更大。
他主要提出4点反对意见。从经济价值的角度考虑，他认为行星探测(包括月球)不会带来直接的经济效益，科学界完全可以通过其他天体物理学方式远距离研究行星的化学组成、质量、体积、密度等等信息，没有必要花那么多钱进行深空行星探测。
同时，爱贝森还指出，近地轨道才是聚宝盆，不管是通信卫星啊，还是气象卫星啊，都是近地卫星。这种卫星可以带来巨大的商业价值，对了，军用侦查卫星也是近地卫星哦。所以航天活动应该围绕在地球附近进行。
从生物学的角度考虑，火星极度的缺水环境使得它很难维持生命生存。看上去是比月球和金星条件好，但是还是比地球差远了，要找到生命的痕迹，根本没戏。这钱不值得花。
当然啦，科学家也是人啊，有人的地方就有江湖。爱贝森认为NASA的人员在学科组成上严重不平衡，物理学家、数学家人数过多而 生物学工作者人数偏低，尤其是有经验的科学家的数量严重不足。难免方向跑偏，不够均衡。
从科研经费的角度考虑，他认为国家每年的科研经费是有限的，如果国会将大笔资金投入到航天领域，那必然导致的结果就是其它领域的相对萎缩，比如对癌症、新式药物的研究以及其他基础研究都会被耽搁。
说实话，爱贝森是对的，登月计划的确是大大挤占了其他学科的研究经费。这一点上是有负面作用的。到现在为止，深空探测都是不赚钱的。这种事本质上就跟成祖皇帝修《永乐大典》、乾隆皇帝修《四库全书》一样，是个文化工程，是盛世的象征。人类这种动物，其实行为逻辑都差不多。
手绘的火星表面
但是，60年代初的美国真是一个如日中天的美国。是个勃勃生机万物竞发的美国。爱贝森的话，NASA显然是听不进去的。他们逐渐确定了在阿波罗工程之后航天规划，从1971年开始，重点是探测火星。争取在1985年实现载人登录火星。
要不说NASA野心膨胀呢，他们当时想不到啊，美国会那么快陷入越战的泥潭，以至于登陆火星的计划永远成了镜中月水中花。东京湾事件是在1964年，NASA制定阿波罗工程之后的深空探测计划也是在1964年，真是巧啊。
既然计划定下来了，那么就要马上开始动手了。争取在1964年的11月初发射水手3号探测器。水手3号和4号几乎一模一样。水手2号用了徘徊者的平台。但是水手3号和4号就属于另起炉灶了，太阳能电池板增加到了4块，而且还明显大了不少。主体是个8边型的盒子。顶上立着一根桅杆，桅杆上又低频通信天线和磁强计。探测器本身是存在磁场的，为了避免本身磁场的干扰，磁强计装在桅杆中段。桅杆前面是一个抛物面天线，盒子屁股底下是摄像机，盒子侧面是太阳能电池板。
水手3号/4号
这一次发射用的火箭是宇宙神-阿金纳D，不是以前用的阿金纳B，性能比过去强。但是水手3号探测器的燃料依然不够，无法完成进入环绕火星的轨道，只能飞掠而过。既然是飞掠而过，最重要的是抓紧拍照，能拍几张是几张。
拍摄的照片还要传回来，火星的距离比金星还要远，所以这一次对超长星际通信也是一次考验。水手3号上还搭载了探测太阳风和粒子的探测器，就是为了探测一下火星周围有没有范艾伦辐射带。盖革计数器也必备的仪器，同时探测器上还带着宇宙射线的探测器。
宇宙射线在星际之间到处溜达，你也不知道这些带电粒子游荡了多长时间了，总之是很长啦，因此宇宙射线里面的带电粒子都是非常稳定的粒子，要么就是质子，要么就是某种原子核，或者是高能电子。这个仪器主要就是探测质子和原子核。
探测器的内部还带了一个磁带机，用来记录数据。因为距离太远，数据传输太慢了，所以，路过火星拍摄的那些照片只能先存下来，然后慢慢的的传回来。因为这个探测器是飞掠而过，最后还是会变成绕着太阳公转的人造行星。这家伙还要在轨道上继续工作好长时间呢。
水手3号是在美东时间的1964年11月5号下午2:22分从卡纳维拉尔角发射升空的，可惜这个时间点有点儿二了。一开始很顺利，阿金纳D上面级完成了工作，把载荷顺利的送入了轨道。发射以后1个小时，地面收到了水手3号的遥测信号。但是似乎太阳能板没能打开。所以，地面人员马上发出指令，让陀螺仪关机。当初用的都是机械陀螺。这东西转起来还是挺费电的。
阿金纳D上面级
到底出了啥毛病呢？技术人员去分析遥测信号。发现是阿金纳D上面级的整流罩没扔掉，这样一来，探测器的重量就不对了，轨道也就不对了。同时，因为有整流罩憋着，太阳能板自然是打不开的。地面人员马上发指令，看看探测器能不能扔掉整流罩，但是没成功。后来呢，地面控制人员打算用轨道修正的发动机来喷掉整流罩，但是已经来不及了。按照这个速度和位置，如果你开发动机喷一下，整流罩是吹跑了，可是轨道也歪了，那基本上也就算是告别火星了。只能由它去了。8小时后，水手3号耗光了电力，任务完全失败了。
好在NASA是一式两份，一造就是一对。其实我们也是这么干的，嫦娥5号和6号也是一对。万一嫦娥5号出了问题，那就让嫦娥6号干替补，如果没事，那就让嫦娥6号去干新任务。这也是航天界的惯例啦。NASA的手脚是真快，11月28号，他们就把水手4号送上了发射架。不快不行啊。因为去火星是有窗口期的，过了这村就没这店儿了。
这次发射倒是很顺利。宇宙神火箭还是按老规矩，先送到泊车轨道，然后空挡滑行，阿金纳D上面级二次点火，把探测器顺利的送进了地火转移轨道。12月5号，水手4号完成了轨道修正，现在可以确保，探测器会从火星表面1万公里的距离上飞掠而过。飞到火星要走7个半月，这是一段漫长的时间。半路上有个离子探测器出了毛病读数成了乱码。在快要到达火星的时候，两个盖革计数管坏了，没反应了。其他的仪器一直在顺利工作。
水手4号的摄像机
一直到1965年的7月14号，水手4号刚好从火星附近飞掠而过，拍摄到了不少照片。这些照片慢慢的传回了地球，说实话，分辨率不高，图像的黑白层次也不丰富。反正是不太好看。说实话，当年真的没有高清传输的能力。
水手4号还从火星背后穿越了一下，地面控制人员也在关注无线电信号的折射现象。这样就能对火星的大气层进行检测，但是大家发现火星大气压相当的低。说明火星大气比地球的大气层稀薄的多。水手4号还发回很多有意义的数据，比如火星表面最低温度大概是零下100度了。还检验到一个非常弱的辐射带，说明火星还参与一些磁场，但是实在是太弱了。
和火星擦身而过以后，水手4号就一直在围着太阳公转。NASA估计这家伙最多也就再工作8个月，其实呢，人家继续工作了3年，发回很多有用的数据。人家已经是超额完成任务啦。
不过呢，水手4号传回的那些照片，却让公众的心里拔凉拔凉的。而且从此改变了科幻文学的走向，这是咋回事呢，我们下回再说。
