在一阵柔和的隆隆声和一片耀眼的橘色光辉中开始了二十亿英里的旅程。这是1973年四月间佛罗里达一个微风轻拂的晴夜，一艘九英尺高的取名先锋11号的宇宙飞船安装在擎天神和半人半马神火箭的顶端，从肯尼迪角腾空而起，直冲九天云霄。美国国家航空和宇宙航行局的Peter Waller亲眼目睹过好多次火箭发射，只有这次他想到“此去真何止鹏程万里！”，实在惊叹不止。
先锋11号经历了十一个月穿插于小行星带中间的艰险旅程，毫无损伤地保留了下来，闯进了尚未探明还未制图的木星边界，沿着它强大的引力场搭乘了一阵，然后以相反方向朝着土星这个载环行星飞去——于是又经历了15亿英里的旅程。五年来，这艘宇宙飞船以每小时接近71，000英里的速度直奔土星。上星期，它接近了土星的大气层，送回了那个几世纪以来一直使人心驰神往的行星那空前逼近的近景。
伽利略首先在1610年观察到“这盏神秘的带杯柄的银灯”。此后，土星环之谜引起了许多科学家极大的兴趣，还使千百万学生一从用功勤读的爱好自然科学的小学生开始一尝到了宇宙的神秘魅力。科学家现在知道这颗行星的四个环是由冰块或石块组成。土星是太阳系中第二个大行星（仅次于木星）；它的大小约为地球的九倍半，不过它是由气体组成，质地很轻，假使放到地球的大洋面上轻得像一只海滨浮标球。
关键问题 先锋11号的任务是向地球送回望远镜所不能回答的答案。例如：土星有没有磁场？这颗行星的温度如何？它内部有没有与太阳无关的热能源？它的十个卫星由什么东西组成？如果情况良好，先锋11号还可回答一些关于土星最大的卫星——也许是太阳系中最大的卫星——泰坦的关键问题。泰坦上面的大气层相当于四十亿年以前地球的大气层。如果确实如此，那就可能含有有机物质，那么，生命的存在也是可以想象的了。
这次先锋11号长途跋涉的一系列探险活动，是人类准备重新了解太阳系的科学探险的一部分。自从苏联在1961年发射维纳斯1号以来，已经发射出39个无人太空探测器，十八年来科学家在宇宙起源学说方面——或者说在太阳系起源方面——所获得的知识比过去2，500年来所取得的还要多。经过十九次飞往地球最近近邻金星的旅行，无人宇宙飞船发现，那颗以美神维纳斯命名的行星实际上是一个热得无法生存的暖房，它的二氧化碳的大气层吸收热量，而将其表面烤热至华氏900°度高温。经过十四次飞往火星的旅行，探测器发现一座比埃弗勒斯峰（即珠穆朗玛峰）高二倍的火山，还对那些呈现出生命的可能性的土壤进行了分析。
爱情神话 科学家在过去十年里集中探测了那些和地球一样比较靠近太阳的“内部行星”（水星、金星、火星），然后他们将飞船派往离太阳四亿八千万英里的木星和八亿九千三百万英里的土星。仅仅在今年他们发现了太阳系中火山最多的星体（木星的卫星Io），球面历史最长的星体（木星的卫星Callisto）以及最热的地区（太空中最炽热的岛屿，离木星三百万英里，温度达五亿四千万度）。“重大的发现一个接着一个，愈来愈证明我们在任何方面都不是处于中心位置”，Noel Hinner说，他以前是国家航空和宇宙航行局宇宙科学部主任，现在是斯密森航空和宇宙博物馆馆长。
对于行星的好奇心可以追溯到古希腊人，他们把水星称为夜星，而且又创造了关于金星的爱情神话。但是现代的科学家则把太阳系当作实验室来利用，用来进行直接有利于地球的实验，并且已经开始有所收益了。由于对金星大气进行了研究，对地球上的气候和臭氧层有了新的认识。“我们观察愈多，我们就能了解得愈多”，国家航空和宇宙航行局局长Robert Frosch说。
现在的惊人技术成就，往往使宇宙探险几乎成为例行公事，可是事情总不会一帆风顺，即使像先锋11号那样顺利的旅程也不是毫无困难的。上周周末，这艘飞船两次逼近并飞出土星环。任何时候，只要有一块比棒球大不了多少的石块，就可能把这个太空实验站毁掉。技术员在加利福尼亚维尤山艾姆斯研究中心的控制室里，全神贯注地注视着仪表，静静地等待先锋11号传来的音讯，它以光速将音讯传到地球上，全程要花86分钟。监察仪表发出信号，表示这艘坚毅的飞船已经经受住这次考验，技术员总算松了一口气。
先锋11号发射以来，一直是一只搏击狂风，百折不挠的海燕。六年半以前起飞时，藏有钚燃料电池的放射性同位素发电机，未能按照计划程序滑出。但是技术员们通过无线电信号摇动碟形盘，使发电器拉杆适当就位。一个月以后，一对发射机中有一只坏掉了，不过后备发射机工作了六年多。现在这艘飞船已经丧失掉它的小行星和陨星探测器和反旋推进器，这样就使它转得比预料的还要快。“先锋11号正像努力设法完成他最后使命的老兵”，艾姆斯宇航局局长Dean Chapman上星期说。“它确实由于年老力衰和久战沙场，免不了生些毛病。但是先锋11号也正像谚语中的老兵一样，老当益壮，斗志弥坚。”
远离人世 然而，它的确还是要逐渐消失的。在计划程序中，先锋11号越过泰坦以后，要飞出太阳系，到远离人世的银河系去。在先锋11号的框架上还放着一个横6英寸、竖9英寸的经过阳极化处理的金质牌，上面刻着象征宇宙中最普通的元素氢的符号和男女人体形线画。“说不定智能生物真会捡到这块牌子，他们会怎样呢？”艾姆斯实验室科学家John H. Wolf表示好奇地自问道。“说不定这样就会促进他们努力设法跟我们的文明社会联系，那有多好呢！”
太空探险就是像这样富有幻想色彩而使人如醉似痴的，但是上星期获得的真实形象，却是艾姆斯实验室监察仪上的数字和线条。上星期初的情况令人失望，因为天有不测风云，自然界出现了两起突兀的事件。七月间太阳上的风暴使“太阳风”骤增。所谓“太阳风”就是太阳上不断射出带电粒子。还有一次是在八月中旬，那时产生了一个很大的太阳耀斑，因而提高了太阳的磁力输出。这两次在电力和磁力方面出人意料的增强，干扰了先锋11号的信号。“这有点像灵敏的仪'器关上两次快门，”芝加哥大学的天文学家John Simpson说。
受迫反向强烈的太阳风，又使这次探险的关键时刻推迟了。先锋11号发生船头冲击的情况，就是说，像遇到一条船的尾波的情况，也比预料的晚一些。船头冲击要在太阳风冲击行星磁场这一点发生；上星期由于太阳风特别强烈，土星的磁场曾经受迫反向，但是先锋11号飞船毕竟最终还是受到了冲击，因此科学家肯定土星周围是有磁场的。
最早的成功迹象，是从照相看出土星环呈亮暗带交替状。土星北面一半呈深浅有细微不同的彩带。彩带至少有十条，通过土星的不同温带。下面是更亮的赤道地带。科学家仔细检验和分析了土星北极区周围运动着的气团亮点。他们想通过监视这些气团亮点运动的方法，计算出这一区域的旋转速率。由于土星的大部分由气体组成，这颗行星不同部分的旋转速度是不同的。
先锋11号发射回来的每一点信息，科学家都要将它跟他们认为相应地已用望远镜获得的知识比较分析。土星是很冷的主要由氢和氦这两种最轻气体组成的荒凉世界，其中掺杂着少量的内心裹着石块的物质和含氢、甲烷的化合物，这样就使气团表面呈黄色。土星环究竟是怎样形成的，这现在仍然是一个谜。据科学家推究，它们可能是太空中逼近土星而形成土星卫星的碎片组成，或者是由于它的卫星或小行星被土星引力撕碎而成。由于先锋11号有希望确定土星环的组成，它一定为科学家提供其起源的线索。土星的卫星以泰坦为首，其直径为36,000英里，比水星这样的行星还要大，接近于海王星的卫星海神星，后者要算太阳系中最大的卫星了。但是泰坦之所以引起科学家的兴趣，不是由于它巨大，而是由于它的大气层奇特。它的大气呈红棕色，看来可能是由于太阳余热造成的雾气层，这层雾气可能是复杂的聚合物，是像甲烷和氮那样的气体分子结合而成的高分子化合物。如果可能形成这样的聚合物，那么也许能形成生命的前身氨基酸。泰坦的温度为零下234度，看来今天似乎已冷得不可能有生命了，但是可能在几十亿年以前存在着有适合生命的条件。泰坦虽然在很多方面与地球不同，但是对了解太阳系来说提供了不少重要线索。
气体和尘埃 科学家根据太空探测器和望远镜所进行的观察制作了太阳系模型。他们认为，太阳系是在四十六亿年以前由一团旋转着的气体和尘埃云雾组成的。这团云雾瓦解以后，于中心凝聚起一个巨大炽热体，后来又点燃起热核火团，这就成了太阳。
然后由于太阳引力，使上述云雾中的颗粒散布在太空之中，这样就形成行星。这些颗粒在太阳周围形成气体环——很像土星周围形成的环。这些环又破碎成许多块体，而这些块体由于引力关系向内凹陷紧缩，在其中心凝结成固体物质而形成行星。
像地球那样的内部行星，太阳将罩在它们外面的气体剥掉而变小了。但是像木星和土星那样的外部行星，由于远离太阳而受它的牵引力较小，因而还保留着它气体状的外罩和它原来的大小。科学家依靠其他太空探测器，对行星进行距离更近的观察和测量，使他们对地球八姊妹的初步认识有所增益。
水星 水星的大小在太阳系的行星中占倒数第二位，而其位置最靠近太阳。1974年水手10号的摄影机，显示了水星上面密布有活火山口，根据这一点“我们可以肯定，所有的行星在历史早期都经历过长期的火山爆发过程”，亚利桑那大学的天文学家Robert Storm说。科学家早就知道，月球和火星上有火山口，但以为它们只是局部爆发。现在看来水星上的活火山口，“到月球上”就相当于“死的火山口”，加利福尼亚州帕萨迪纳喷气式推进器实验室主任Bruce Murray这样说。因此，科学家突然领会到，行星上的火山爆发原来是一种普遍现象。
水星的最令人惊奇之点是它的磁场。它很弱，强度只有地球的百分之一。可是科学家本来认为，磁场要求核心有液体，而且旋转速度要比较快。水星的旋转速度是很缓慢的。它的轴转一圈就相当于地球上的59天。现在对于他们本来认为已经掌握的知识，即有关磁场如何形成的知识，天文学家有所争议了。
水星有一种独特的特征：在其表面布满长形“叶状悬崖”。这是一种“凝缩的特征，是由于冲击、冷却和收缩形成的”，Storm这样认为。由于其核心有大量铁矿，水星是形成后唯一发生过收缩过程行星。它有几部分表面皱缩得像一只梅脯。
金星 金星（维纳斯）可不是情侣的安乐窝。据俄国的维纳斯号报告说，金星上的大气层含有97%的二氧化碳。在这颗行星外面笼罩的云雾上空，经常烟雾腾腾，跟洛杉矶上空的情况相仿佛。内层的大气显然要干净些，但是却非常不适于生命的生存。温度高达900度，风速每小时400米。那边最强的风相当于地球上的急流。从事金星探测计划的科学家Lawrence Colin说：“金星上的天气情况，使我们知道了如何掌握地球空气环流模型的关键。”
由于水星是九大行星中离地球最近的行星，而且在大小、质量和密度上都只比地球略小，可是它的表面却没有水，这使科学家迷惑不解。研究者提出两种不同的解释。Colin认为水在远古时候就已经埋藏在地表之下，但是想要解释为何会发生这种情况，那就如坠五里雾中，陷入一片混乱。艾姆斯中心的James Pollack提出了另外一种假设：因为水星比地球更接近太阳，太阳的热就可能将其表面的水分蒸发掉，散发在大气层里，因而没有汇成大海。水汽一旦进入大气层，阳光又将它分解成氢和氧，但氢是金星的微弱引力吸引不住的，因而散逸了，氧后来则与行星上的其他化合物起了反应。
去年十二月，至今还在金星轨道上运行的先锋号上的雷达，探测到一条像太阳系其他行星上一般大的山谷——900英里长，175英里宽，3英里深。因为流水是不能造成这样的断裂的，这不像科罗拉多河刻出科罗拉多大峡谷那样的情况，所以地质学家认为这里行星壳内的张力将其表面拉开，形成很像冰岛附近的相似断裂，不过后者要小得多。“我们在别的行星上看到了地球的发展过程”，马萨诸塞大学的George McGill说。如果这种断裂是由于金星上发生了一次“板块构造”——地壳板块移动而产生地震，形成山脉——而形成的，那么“这就有助于我们理解我们自己的板块构造情况”，McGiil又说。
火星苏联和美国对火星进行了一连串十四次探测，最后是以1976年海盗号两次登陆告终的。这些探测使科学家很详细地了解了火星的外形。火星的表面星星点点地散布着巨大的火山——奥林匹斯山高80，000英尺以上，或者说埃佛勒斯峰（即珠穆朗玛峰）的三倍。表面布满尘埃，而上面的大气层却很稀薄，这样夏天大风一刮就掀起大风暴。蜿蜒曲折的河床——也许从前是流水形成的——长达几百英里。表面上现在已经没有水可见，但火星的岩石里约含有百分之一的水分。因为海盗号最多只能探10英寸深，所以天文学家认为，在表面之下可能存在着水，而海盗号没有能够探测到。
有水就意味着有生命，同时科学家及科学幻想小说迷长期以来一直在思忖着火星上是否可能有某种生物。从事海盗号探测计划的科学家Conway Snyder，反映了科学界占优势的意见说：“火星上并没有生命的迹象。”说明不存在生命的最强有力证据，是海盗号没有发现过有机物质。“这是非常出人意外的”，Snyder说。
可是有些科学家仍然坚持己见，认为火星上还是有希望找到生命的。海盗号所进行的三次探索生命的试验，有一次出现了一点苗头。这一次曾给一块火星土壤样品“喂”了一匙含有放射性化学养料的汤那样的液体。这块土壤放出放射性的二氧化碳，这表示其中有什么东西将这种汤“消化”掉。这里可能是由于有一连串异乎寻常的化学反应在起作用的缘故。但是参加这次试验的主要研究者Gilbert Levin提出了另外一种解释。他表示意见说，这种从化学角度的解释是未经证实的；还谈道，科学家要证明地球上存在微生物时是曾经用过这同样的试验的。可见，他拒绝排斥火星上也存在着同样的可能性。“火星上有否生命的问题尚未解决，仍可考虑。”Levin说。“很可能是我们可从一种有生命的系统中获得肯定的解答。”
木星 木星是太阳系中最大的行星，可以作为有价值的天文实验室。“如果将木星的卫星和行星相比较，我们就有希望了解我们太阳系的情况，”这是今年参加旅行者探测木星计划的科学家加利福尼亚理工学院的Edward Stone说的。的确，意大利天文学家伽利略在1610年发现木星的四颗“伽利略卫星”与木星的关系，正像行星与太阳的关系一样：Io是最靠近的卫星，几乎完全是固体组成；Europa大部分是岩石，还有一点冰；Granymede上面一半是岩石一半是水；Callisto是一个中心为岩石的半融雪球。这种由近及远所发生的变化，反映了行星构成的变化，例如水星为岩石，而木星则是气体。木星的其他九个，也许是十个卫星，可能由于受到木星引力的吸收而呈小行星状。
木星这个大行星，也可提供借以了解地球的线索。木星上有一个巨大的红斑，这个紫色的区域由磷组成，周围约12，000英里。它往往阻挡住火星上常见的时速300英里的东风。这股东风被挡回时，真是风旋云涌，在天文学家看来很像一束束柔软的面条。在地球上，高压系统有时阻挡住含雨的低压系统而形成干旱。对于木星所作的这种观察试验，可以有助于解释地球上的现象。
热能 木星发生风暴的次数非常多，这使科学家感到很大的兴趣。从1973年和1974年先锋10号和11号所得到的数据表明，木星辐射出的热是它从太阳那里获得的热的两倍，这是由于引力减弱而遗留能量所致。当热能由中心向外输出时，就造成木星遍地起风暴的令人不堪设想的情况。“旅行者所探测而得的资料中，最惊人的是木星上老是刮着像飓风那样的旋风，”加利福尼亚理工学院的Stone说。“大红点表示其中最大的一次，但是我们还探测到三个像地球那样大的白色椭圆形斑点，此外还有几十次较小的旋风。”
木星上也有闪电，科学家希望用这种现象证实他们关于地球上生命起源的理论。科学家将那些跟木星上发现的气体相像的气体放在试管里混合，然后通电使之发生火花来模拟闪电，结果产生了有机分子——人类生命的基本材料。但是要从这些分子产生生命，那就得花几百万年。木星上的这种过程已进行了很久很久，科学家希望通过这样的观察来了解生命的起源。
旅行者1号今年三月的一次探测，也发现木星周围有一个环。木星周围的这个环，过去用望远镜观察时没有探测到，因而就迫使科学家重新考虑环的概念。根据传统理论，行星环是不稳定的，除非像土星那样周围有卫星而对它施加反作用力，否则要被行星的引力所吸收，但是木星看来并没有适当位置的卫星。Stone说，“要么存在着一个卫星而现在还没有发现，要么我们对于行星环的基本动力学还没有理解。”
外层行星 离开太阳系最远的几个行星：天王星（十七亿英里）、海王星（二十七亿英里）和冥王星（三十五亿英里），它们非常遥远，甚至它们彼此之间也是相隔很远的，所以它们的基本情况也是大不相同的。海王星具有内部热源，天王星则没有。天王星具有常规的卫星系统，海王星则没有。海王星看来没有行星环，虽说有些科学家认为最终还是有希望找到的。天王星是一个有环的行星，这是康奈尔大学一个小组在1977年的一个发现，他们当时是乘着国家航空和宇宙航行局的飞行器，在飞越印度洋时作出这个发现的。天王星有九个行星环，比土星的环狭小，而且显得暗淡。这使科学家大为兴奋。“这些行星环可能是某种原始物质，”当时的一个共同发现者James Elliot说，他现在在马萨诸塞理工学院工作。这些行星环可能是一种处于发展停滞阶段的小型太阳系，“其形成方式和行星的形成方式相同，”Elliot说。
冥王星是一个谜：它可能甚至还不成其为行星。去年华盛顿美国海军天文台的Christy等发现在这个遥远的行星周围有一个卫星，他们表示冥王星一定比过去曾经认为的要小，只有原来所想象的五分之一，而其重量也只有原来估计的四十分之一。它可能只是一团由冷凝气体组成的雪球，也许是太空原始碎片遗留下来的东西，或者是海王星以前的卫星而被一个还没有被发现的行星剥离下而形成现在的样子。“我们一定得等待一次探测，给我们捎带一点资料来，”Harrington说。
很遗憾，这件事现在还没有人想干呐。甚至打算到海王星和冥王星的太空探测器，还一个也没有列入计划。只有一次对天王星的探测在开始进行中。今年旅行者2号要经过木星，预计在1981年要观察土星，到1986年可到达遥远的天王星。
为实现理想的资金 可是，宇宙科学家仍然没有放弃愈来愈富有冒险精神的探险任务。他们想把一种机器运送到火星上去巡视一番，并且将火星上大块大块的红土捎回地球。他们想探测地球以外二亿英里的小行星带，看着这些太空大型碎片是否像他们所猜测的那样又有它们自己的小卫星。小行星是原始物质，芝加哥大学的天文学家Edward Anders说：“所以我们可以使用它们研究太阳系的演化过程。”另外一些科学家非常想研究Halley彗星，1986年这个彗星将在地球附近掠过。他们认为太阳系中一千亿个彗星发源于遥远的太空，可能对解释太阳系的早期发展有所帮助。可是当前财政预算紧张，同时公众对太空计划的兴趣又逐渐淡薄，这样就使实现上述探测任务的机会减少，但是国家航空和宇宙航行局的设计者希望说服国会为他们实现理想提供资金。
要使上述计划中大部分能付诸实施的关键，是航天飞机。国家航空和宇宙航行局局长Frosh认为：“航天飞机才是建筑史上第一艘配称为太空船的飞机。”这是第一具能往返太空多次航行的运载工具。航天飞机可垂直起飞，携带可以复用的火箭，在航行任务结束后又能采用滑翔方式返回地球。这实际上是一艘货船式的飞行器，能携带完整的实验室或者再在它上面向遥远的目标发射飞行器进行探测试验。但是航天飞机现在还有一系列麻烦问题没有解决，从防热层的如何脱落到火箭发动机的怎样发动等等，都还没有妥善解决。航天飞机是早在二年前就已在安排正式飞行的时间表了，可是要把它投入实际应用，那恐怕在明年春季以前是做不到的。
太阳的两极如果一切都能按照计划顺利进行的话，今后五年内将要用航天飞机进行一系列重大的科学计划。预计在1982年有一架伽利略木星轨道飞行探测器起飞，以便研究木星大气层的化学成分，并对其卫星进行探测。航天飞机将把太空实验室送上轨道，这次计划由欧洲宇航局和美国国家航空和宇宙航行局共同进行。太空实验室将继续进行空中实验室未完成的工作，要做不少生物和天文方面的实验。1983年航天飞机还将发射二架无人飞行器，进行为期四年的飞行，探测和分析研究太阳两极的情况。宇航局局长等高级人员想在此后不久发射金星轨道成像雷达探测器（VOIR）进行探测。金星轨道成像雷达探测器，将深入浓密的金星大气层，想应用这种雷达对金星表面的情况有所了解。
国家航空和宇宙航行局还想给天文学家鼓一鼓劲。在本月晚些时候，将向太空发射一个轨道望远镜实验室，称为高能天文台（HEAO），以收集伽马射线和宇宙射线的数据。1983年航天飞机将向太空发射一个高功率望远镜。这架望远镜远离地面，摆脱地球大气层的干扰，能聚焦在遥远的行星上面和极其遥远的宇宙深处。
太空探险现在已经进入一个新的时期——也许可说是青少年时期。1962年John Glenn绕着地球轨道飞行了295分钟，千百万美国群众像孩子般地向他热烈欢呼，1969年人们通宵不眠，观看一个人登上月球。在第一次环球飞行而登上月球到遨游太空而登上火星，其间有一个人类知识和技术日臻成熟的时期。毫无疑问，进行这些探测活动是会给地球上的生活带来直接的利益。
（Newsweek 1979年9月10日）