卡西尼號探測器抵達土星
2017年9月15日，卡西尼號結束了其長達19年零11個月的光輝生命，在衝向土星表面的過程中，化作無數的流星，成為土星的一部分，就好像英雄的骨灰撒在了他所熱愛的土地上。
NASA特地為卡西尼號的最後旅程製作了一部足以媲美好萊塢大片的3分40秒的影片，取名為“Cassini’s Grand Finale”——《卡西尼的偉大終章》。這段影片讓無數的天文愛好者流下了熱淚，我也不例外。很多人都跟我一樣，認為旅行者1號、旅行者2號以及卡西尼號是有史以來最偉大的三個宇宙探測器，它們就像是三位史詩級的英雄。不同的是，旅行者號將會飛出太陽系，一直飛向銀河系的中心，就好像得到了永生。但是，卡西尼號卻是壯烈自毀的悲情英雄，它帶給我們的感動是最多的，留給我們的記憶也是最深的。
20世紀80年代，NASA提出了一個宏偉的計劃。這個計劃真的十分宏偉，以至於當時有很多人都覺得NASA是吃了熊心豹子膽，野心也太大了點。因為這是一個一箭雙鵰的計劃。他們打算把一個軌道探測器（取名為“卡西尼號”）和一個著陸器（取名為“惠更斯號”，Huygens）綁在一起，讓它們一同飛往土星。然後，惠更斯號登陸土衛六，就是著名的泰坦衛星（Titan），而卡西尼號則繼續圍繞土星轉圈圈，不光要探測土星、土星環，還要探測土星的幾乎所有衛星，甚至計劃在土星環中來回穿梭。光聽著就覺得十分複雜，計劃的預算也達到了驚人的30多億美元。
卡西尼號探測器
你可能對這個金錢數量沒概念。要知道1977年發射的旅行者1號、2號兩個探測器加起來的總耗資也沒有超過10億美元，我前面跟大家講的那些火星探測計劃單次也都沒有超過10億美元，你還得算上通貨膨脹。所以，卡西尼號計劃耗資實在太巨大了。於是美國人去找歐洲同行聯合投資，結果一拍即合。實際上，早就有歐洲的科學家建議這樣一箭雙鵰的計劃。最終，NASA出資約26億美元，歐洲航天局出資約5億美元，義大利航天局出了約1。6億美元，三家單位聯手總共花費大約32。6億美元，開啟了雄心勃勃的土星探測計劃。這些數字來自2000年10月的新聞資料，其實，如果算上通貨膨脹和任務延長所花的費用，實際的耗資還遠不止這些。但後來的事實證明，所有這些花費都是值得的。
經過十多年的籌備、設計、論證、製造，卡西尼-惠更斯號探測器終於在1997年10月15日整裝待發。世界協調時8點43分，巨型的大力神4號B型運載火箭衝向藍天。你可能不知道，卡西尼-惠更斯號探測器的總重量大約是5。7噸，其中燃料佔了3噸多，化學火箭的低效率是制約人類航天事業的最大障礙。
跟很多人想象的不一樣，卡西尼號（卡西尼-惠更斯號土星探測器）並不是直接飛向土星，而是走了一條經過精心計算、令人眼花繚亂的路線。大致說來是這樣的：它先飛向金星（Venus），利用金星的引力彈弓效應（1）給自己做第一次加速；繞太陽一圈後再次遇到金星，用金星給自己做第二次加速；緊接著又剛好遇上地球，卡西尼-惠更斯號再次利用地球的引力彈弓效應把自己甩向木星；最後木星就像一個大胖子鏈球手，接過卡西尼-惠更斯號後，一甩手就把它扔向了土星。
卡西尼號的軌道
說起來輕巧，但其實，卡西尼-惠更斯號在太空中飛行了6年8個月又17天才抵達土星軌道。2004年7月1日，卡西尼-惠更斯號成功泊入土星軌道。訊息傳回地球，很多人激動得熱淚盈眶。這真是人類航天史上的一個壯舉，很多科學家從設計開始一干就是20年，從精神小夥幹成了禿頂大叔，才終於等到卡西尼-惠更斯號入軌。很多人也沒想到，卡西尼-惠更斯號還要陪伴他們直到頭髮斑白。經過兩次延長任務，卡西尼-惠更斯號一直工作了13年2個月又14天才退役。
雖然卡西尼-惠更斯號的探測計劃非常龐大，但是，大多數人都只看重其中的一項任務，它讓無數人激動難眠。這就是惠更斯號在泰坦星上的著陸計劃。甚至有人認為，哪怕卡西尼-惠更斯號的其他任務都失敗了，只要惠更斯號的著陸任務能夠成功，就值得30多億美元的耗資，以及20多年的辛勤努力。這時候的天文愛好者和科學家們哪裡想得到卡西尼-惠更斯號將帶給他們多大的額外驚喜，在這些額外驚喜面前，泰坦星的著陸已經變得不重要了。就好像《大話西遊》中那句經典的臺詞：“我猜到了開始，但沒有猜到結局。”
泰坦星（土衛六）一度是太陽系中的頭號明星，為什麼它如此令人著迷呢？荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens， 1629—1695）在1655年首次發現了土衛六（現在你知道為什麼著陸器取名為惠更斯號了吧），後來，約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾爵士（Sir John Frederick William Herschel， 1792—1871）把它命名為“泰坦”，沿用至今。泰坦星是太陽系中的第二大衛星，最大的是木衛三。泰坦星的體積甚至比水星（Mercury）還大，雖然它的質量沒有水星大。
泰坦星一夜成名的時間是在1980年11月。那一年，旅行者1號探測器飛到土星附近，在給土星拍照的同時，順便也給泰坦星拍了一張照片。哪知道這張照片傳到地球后，NASA的科學家們都看傻了，泰坦星的上空居然是厚厚的雲層。換句話說，泰坦星擁有濃密的大氣層。這可是一個了不得的發現，科學家們真的沒想到居然能在衛星上發現大氣層，而且是如此濃厚的大氣層。更加令人感到驚喜的是，泰坦星大氣層的主要成分是氮氣，佔98。4%，甲烷佔1。4%，氫氣佔0。2%。我們都知道，地球的大氣層也是氮氣最多，也含有甲烷。
這個大氣組成讓科學家們浮想聯翩，尤其是1。4%的甲烷成分，馬上就讓人想到生命！還記得嗎，甲烷被稱為生命指徵氣體。有些想象力比較豐富的天文學家禁不住幻想了一種泰坦星生命：他們以液態甲烷為溶劑，就好像水對地球生命那樣。
這個發現實在是太重大了，以至於NASA噴氣推進實驗室召開了緊急會議，討論是否要臨時變更旅行者1號的計劃。旅行者1號攜帶著無比珍貴的燃料，有能力變軌再次飛近泰坦星進行觀測。但是，一旦這麼做，就意味著旅行者1號原本飛向天王星（Uranus）和海王星（Neptune）的計劃也就全部泡湯了。因為一旦再次接近泰坦星，旅行者1號由於受到額外的引力影響就會偏離黃道面（2），再也不可能飛向天王星和海王星。這真是一個兩難的選擇，NASA的領導們好糾結。
經過一番辯論，噴氣推進實驗室的科學家們做出了一個重大的決定：放棄原計劃，再次飛向泰坦星。之所以這麼做，除了對泰坦星的強烈好奇，還有一個重要原因——作為雙保險的旅行者2號目前一切正常，它跟在旅行者1號的後面，即便旅行者1號去不了天王星和海王星，還有2號可以去。
於是，旅行者1號變軌飛向泰坦星，又從各個角度給泰坦星拍了數張照片傳回地球。看過地球衛星雲圖的人都知道，雖然地球的上空也有厚厚的雲層，但總有大片大片的透明區域，使得人類可以仰望星空，也使得衛星可以看清地表。正是抱著這樣的希望，噴氣推進實驗室的天文學家們滿懷期待地等著接收旅行者1號發回的照片。然而，讓他們失望的是，所有的照片無一例外地都只能看到密實的雲層，雲層下面有什麼，一點都看不到。可以說，這次針對旅行者1號的高風險決定並沒有給NASA帶來高回報，押寶沒押中。當旅行者1號的姐妹探測器旅行者2號飛到土星時，噴氣推進實驗室的科學家們沒有再次押寶泰坦星。所以，旅行者2號只是遠遠地瞥了一眼泰坦星，就繼續飛向了天王星。好在旅行者2號沒有出什麼么蛾子，順利地完成了旅行者1號未竟的事業，否則，NASA估計又要被民眾的口水淹沒了。
惠更斯號拍攝的泰坦星
惠更斯號在降落過程中拍攝的泰坦星表面
正是旅行者1號的重大發現，最終催生了卡西尼-惠更斯號的遠征。泰坦星的雲層下面到底有什麼，成了後來20多年最令人著迷的太陽系謎題之一。這個謎題能否被遠道而來的惠更斯號著陸器破解呢？
高難度的著陸存在巨大的風險和不確定性，現實總是會時不時地露出它殘酷的一面，並不是努力了就一定會有回報。很多時候，勤奮之外，我們還需要一些好運氣。根據網路資料（3），在惠更斯號登陸泰坦星之前，蘇聯、美國、歐洲一共有過12次登陸火星的行動，其中6次完全成功，3次部分成功，3次徹底失敗，完全成功的機率是50%，徹底失敗的機率是25%。別忘了，這可是在火星，相較其他星球，我們對它的地表可謂瞭如指掌。火星登陸尚且有這麼高的失敗率，這次要在一顆我們對其地表一無所知的星球上著陸，成功的機率有多大，大家可以自己判斷。
2004年11月，卡西尼-惠更斯號抵達泰坦星附近，開始對泰坦星進行近距離的拍攝。科技的進步使得卡西尼-惠更斯號上的照相裝置比旅行者號精良得多，而且距離又更近。所以，當卡西尼-惠更斯號拍攝的照片傳回地球時，引發了陣陣驚呼。為什麼呢？因為旅行者號傳回的照片和卡西尼-惠更斯號傳回的照片完全不可同日而語，簡直就是VCD畫質和4K畫質的區別。在卡西尼-惠更斯號拍攝的照片中，泰坦星上空的雲層再也不是橘紅色的一片，而是與地球上空的衛星雲圖一樣，有了明顯的濃淡區別。在雲層稀薄的區域，能夠看到泰坦星的地表非常平坦，只有很少的環形山，它們在光線的作用下呈現出強烈的明暗對比。第一次看到這些照片時，我覺得泰坦星和地球太像了，至少從太空中看去，簡直像是雙胞胎。
2004年12月25日，惠更斯號從母船卡西尼號上分離，獨自飛向泰坦星。按照計劃，它將在20天后降落在泰坦星表面。在飛向泰坦星的過程中，惠更斯號不斷地近距離拍攝照片，並且傳回了許多寶貴的感測器資料，這些資料讓我們知道了泰坦星大氣成分的詳細資訊。2005年1月14日，關鍵時刻來臨了，惠更斯號進入泰坦星的大氣層，著陸行動開始了。在十多億千米外的地球上，科學家們屏息凝神，接收著惠更斯號傳回的影象資料。實際上，因為無線電訊號從土星跑到地球需要一個多小時，所以，惠更斯號的命運其實在一個多小時前就已經決定了，但這並不會影響科學家們心跳加速、滿懷期待。
惠更斯號憑藉著一個巨大的降落傘在泰坦星濃密的大氣層中減速，整個降落過程持續了兩個半小時。惠更斯號看上去狀態良好，資料來源源不斷地傳回地球。最終，它成功地降落在了泰坦星的表面，又繼續工作了90分鐘。
然而，惠更斯號並不是一輛有輪子的太空車，它只能把降落過程中看到的景象拍下來傳回地球。在它著陸後，人類終於看清了泰坦的地表。如果我拿著惠更斯號降落後拍攝的照片讓你猜這是哪裡，你多半會猜這是我國西部某個地區的乾涸湖床。是的，人們透過惠更斯號看到的景象就是一片平坦的戈壁灘，上面佈滿了大大小小的石塊，這些石塊很像是被水流沖刷形成的鵝卵石，表面是圓滑的流線型。從後來公佈的資料中可以得知，這些石頭其實是冰塊——不是乾冰，而是真正的水冰。

卡西尼號拍攝的泰坦星
沒過多久，NASA就釋出了經過最佳化處理的惠更斯號登陸泰坦星的全程錄影，把2個多小時的降落過程壓縮成了2分多鐘。這段降落外星球的真實影像我看了不下10遍，這也是人類迄今為止第一個降落在外太陽系衛星上的探測器。能夠目睹一顆大約15億千米外的外星球的真實地表，實在是三生有幸。（4）一段幾分鐘的錄影卻凝聚了人類在數學、物理、化學、資訊科技、工程技術等科學領域的所有精華。幾千名科學家、工程師用了20多年，才終於完成了這次壯舉。我不知道你看了這段錄影會不會對科學充滿敬意，但我看著心中生出了很多感慨，忍不住鼻子發酸。
那麼，泰坦星上到底有沒有外星生物呢？只能說到目前為止，科學界還沒有定論，但對泰坦星抱有生命幻想的科學家並不是很多。截至今天，我們對泰坦星所掌握的情況是——它的表面溫度大約是－179℃。是的，雖然有濃密的大氣可以產生溫室效應，但是它能接收到的陽光實在太少了，這是一個極端寒冷的世界。而我們也沒有觀測到泰坦星內部有熱源的任何跡象。所以，在這個世界中，你不可能找到液態水。迄今為止，人類尚沒有發現任何脫離液態水還能保持活動狀態的生命形式，既沒有直接的證據，也沒有間接的證據。
但是，還是有一些科學家認為（5），低溫的世界剛好提供了液態甲烷湖泊形成的條件，甲烷的沸點是-161。5℃。所以，在泰坦星上完全可能存在由液態甲烷形成的湖泊與河流。2006年7月，卡西尼號證實了這個猜測。科學家從雷達照片中發現泰坦星的北半球存在一個碳氫化合物的湖泊（甲烷、乙烷、乙炔等都是碳氫化合物），這個湖泊的直徑大約為100千米，比北美洲的五大湖區還要大。到了2007年3月，NASA又宣佈在泰坦星上發現了更大的液態碳氫化合物區域，它的面積足以被稱為海洋了。那麼，會不會存在一種生命形式，它們可以舒服地生活在這些液態的碳氫化合物中，呼吸著大氣中的氫氣和乙炔來轉換成能量呢？實事求是地說，在理論上這種幻想不是不可以，我們並沒有找到哪條物理或者化學的法則阻止生命在泰坦星這樣的環境中發生，但是我們嚴重缺乏證據。所以，大多數痴迷於尋找外星生命的科學家不得不遺憾地把泰坦星從他們手頭的清單中劃掉，或者把泰坦星的排名挪到後面去。
就在惠更斯號著陸泰坦星的過程中，卡西尼號也沒有閒著。卡西尼號飛向了一個美麗的白色星球，也就是土衛二。土衛二還有一個非常好聽的別名——恩克拉多斯（Enceladus），這是希臘神話中的一個巨人。在所有人的目光都被惠更斯號和泰坦星吸引的那段日子裡，卡西尼號默默地飛越了恩克拉多斯的南極，它的科學成像子系統拍攝了很多張照片。但科學家們此時正忙著處理惠更斯號傳回的資料，似乎沒有多餘的時間來關注卡西尼號傳回的資料，好在這些資料都在電腦中存著，不會丟失。
當人們對惠更斯號和泰坦星的興奮之情逐漸退去，轉而注意到恩克拉多斯的照片時，科學家們才突然發現，原來土星系統真正的明星不是泰坦星，而是這顆此前沒有引起多少關注的“神話巨人”——恩克拉多斯，它的名字似乎註定了它要成為土星系統，甚至是太陽系中最耀眼的巨星。