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为什么人类现在还没有征服火星 登陆火星难吗?

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发表于 2015-12-17 01:00:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
荷兰企业家兼科学家巴斯·兰多夫(Bath Randolph)的“火星一号计划”一经公布,便立即在全世界引起轰动。该计划拟于10年后将第一批人类移民送上火星,并在那里建立首个人类移民基地。截至今年2月底,已有近10万人报名参加该项目,仅中国就有上万人。据媒体披露,目前已有2名中国人和5名英国人被选定为首批登陆火星的成员。
虽然该计划的“准难产”让不少报名者感到失望,但更为理智的人则清楚地意识到:去火星可不像坐过山车那么简单啊!
其实,这件事情也向盲目乐观的人们提出了一个实实在在的问题:登陆火星到底难不难,人类是否能够攻克登陆火星需要解决的所有难题呢?


谁先登陆火星


大家都应该了解,航空航天的核心技术始终掌握在美国人手里,特别是自苏联解体、俄罗斯式微之后,美国就更是一家独大了。况且美国早在半个多世纪前,就曾酝酿实施“俄里翁计划”——理论上完成了飞往土星的超级火箭设计。
美国政府计划将在2020年前重返月球,并将在此后10~20年内登陆火星。62岁的美国宇航局局长查尔斯·博尔登(Charles Bolden)在5年前上任伊始,便信誓旦旦地表示过:“如果在我的有生之年无法完成这个夙愿,我将抱憾终身。”


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2014年8月,查尔斯·博尔登在英国皇家航空学会上演讲称,移民火星对于确保人类繁衍至关重要,“因为火星是目前银河系中除地球外,唯一一个可能在某时诞生过生命的星球”。当然,博尔登也认为,前往火星要比到达月球难得多,不过他坚决反对马斯克提供的前往火星的单程票——“马斯克想要死在那里,但我不赞同,如果有人想回来,我希望他们就能够回来”。
NASA掌门人口中的那个马斯克,没错,就是著名的艾伦·马斯克(Elon Musk)。在特斯拉热销全球后,他便将精力投入了航天航空事业。2012年6月14日,马斯克首开私人太空公司,并成功向国际空间站提供补给。去年5月,马斯克又公布了最新的“龙V2”飞船设计计划,这种载人飞船可以将宇航员和货物送到国际空间站上。


艾伦·马斯克希望能在2020年左右将人类送上火星,但这只是他的初步计划。他的终极目标是将100万人移民到火星,并在那里建造火星大都市。
在世界宇航领域,美国人的霸主地位难以动摇。他们不仅拥有超一流的科学家和NASA这样无可争议的权威机构,来自民间的奇人怪才同样不可小觑。
40多年前,美国人就曾几度登上月球,但对于登陆火星,他们却异常谨慎。可能在美国人眼里,登陆火星需要解决的问题实在太多。


登陆火星的大门在哪里?


虽然那颗红色星球是NASA眼中的圣地,但坦率的美国人也曾向世界大方承认:他们目前的科技水平恐怕只能让航天器登陆火星而已,距离完成载人前往火星的任务,确实还有很大的差距。


以传统火箭的速度,飞抵火星需要300天,而NASA则希望将这个时间控制在180天以内,这就需要解决火箭的动力问题。目前,新型火箭专家提供了两种超级推进器方案:核热火箭和化学发动机。核热火箭的设计蓝本,来源于20世纪60年代,它利用核反应堆把气体加热到极高的温度,借助热气从喷口喷出强大推力,以此发射火箭。
近日,NASA专家披露,核动力火箭的研发取得了突破性的进展,几个瓶颈难题都已攻破。使用核动力运载火箭,可以将到达火星的时间缩短至30~90天,这大大提高了火星探险的可行性,并最大程度地降低了成本,同时也意味着宇航员又向火星迈进了一步。
“使用现有的火箭燃料,人类几乎不可能开拓地球以外的星球,”NASA首席研究员约翰·斯洛夫(John Sloof)表示,“我们希望研发出一种更强大的能量应用于太空,最终使人类在太阳系中的旅行变得轻而易举。”


除了制造性能可靠的大推力火箭,宇航员所需的给养也是在登陆火星方案中无法回避的难题。火星大气里的氧都是以二氧化碳的形式存在的,因此科学家计划利用火星的自身资源制造氧气。NASA打算在运送宇航员抵达火星之前,先尽可能多地把货物送到那里,包括氧气制造和贮存系统,以及足够的淡水。
事实上,想要前往火星,首先得把质量大约是国际空间站两倍的物资送入太空——800吨。当然,使用“战神5号”火箭发射这些设备应该没有问题,这是迄今推力最大的火箭,能一次性将92吨有效载荷送入地球轨道,只不过人类得多送几次。


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推开大门
初步解决了运载工具的问题后,怎样减少有效载荷就成了NASA考虑的新难点。在某些专家看来,一次火星游只要4个人即可,其他的一些重复性工作可以交由电脑或机器人完成。还有的观点却认为,至少需要携带6人才能完成任务。他们认为,在人类首次远征火星的旅途中,每一个细节对于后人来说都是宝贵的经验,而智能仪器显然无法胜任。此外,地球指令传到火星需要40分钟,即使在半途之中,请示与获准的时间之合也是40分钟,因此宇航员必须具备在特殊时刻,处理意外情况的能力,这对于智能仪器来说又是不可能的任务。

若以6人小组为例,则有两名驾驶员、一名指挥长、一名科学家、一名工程师和一名医学家兼卫生官。他们必须知识渊博,既涉猎广泛又各有专攻,其知识和能力之合应当差不多涵盖人类科学技术的方方面面。总之,他们各个都该是解决难题的高手,从检修机器到利用高科技手段谋求生存,不一而足。在火星上,无所不能的贝爷似乎就有些无能为力了。
此外,怎样防止有害辐射的问题也值得我们好好考虑。这种辐射往往是太阳和深空宇宙射线以高能粒子爆的形式产生的,对人体危害极大。而最有效的防护材料就是水,那么水从哪里来呢?

虽然人类已经在国际空间站积累了大量有关水循环技术的经验,从国际空间站排放的废气,到宇航员的汗液、尿液,都能在经过处理后,转化为饮用水,但如何利用火星的自身资源制造水,还是一个不小的难题。
NASA设想,在宇航员到达火星之前,先将生产水的特殊装置送上这颗星球,从而在宇航员登陆后,为他们形成保护屏障。而在往返火星途中,这个特殊装置也应当为宇航员阻挡致命的辐射。
也许你会觉得,只要这些问题能够得到解决,那么人类登陆火星就将成真吧,但现实却异常残酷——火星上的沙尘暴和流沙都在告诉我们,它并不是一个好客的星球。

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