为何人类至今仍未飞往火星?
来源:新浪科技
发布时间:2021-09-12
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  新浪科技讯 北京时间9月10日消息,据国外媒体报道,如果要在太阳系内进行一次行星际旅行,考虑到天气、地表条件等问题,我们的可选项其实并不多。金星太热,早在我们到达其地表之前,就已经化为灰烬了。冥王星则又太冷,最冷可达零下240摄氏度。而海王星、天王星、土星和木星又主要由有毒气体构成,就算气体下方有固体地表,这些气体也足以致我们于死地,更别提这些行星上的风暴了。

  除地球之外,火星是唯一一颗位于太阳系宜居带中的行星。在过去大半个世纪里,人类成功登上了月球,向冥王星送去了探测器,甚至有探测器成功飞出了太阳系边缘。已有好几架探测器在火星表面成功登陆,包括NASA的毅力号、中国的祝融号等等,它们在火星表面四处游荡,拍摄照片、收集数据,然后传回地球。

  那么,人类为何至今仍未亲自飞往火星呢?

  据NASA解释,要想在火星上开展载人任务,还有许多障碍需要攻克,比如技术创新、进一步了解人体、以及如何适应另一颗行星上的生活等等。

  NASA约翰逊太空中心人类火星建筑团队带头人米歇尔·卢克、以及NASA空间技术任务理事会首席工程师杰弗里·希伊指出,这些障碍主要可分为几大类:如何到达,如何登陆,如何生存,以及如何离开。

  漫长的旅途

  “第一大障碍是距离。”卢克指出。火星在近地点距地球约5500万公里,但地球与火星之间的距离并不会一成不变。地球与火星按照不同的半径和速度围绕太阳旋转,因此在两者之间往返的时机有好坏之分,更何况我们不仅想尽快飞到火星,还想尽快飞回来。

  “开往火星的‘列车’每隔26个月发出一班。”希伊指出,上一次最佳窗口期为2020年7月,那大概是行星际航行史上最繁忙的一段时间了,短短两周之内,竟有三个无人火星任务发射升空。

  不过,每次窗口期都可能有所不同。希伊指出,除了26个月的窗口期之外,还有一个为期约15年的循环,在此期间的窗口期条件会更加有利。但希伊指出,如果我们想让宇宙飞船在最佳时机登陆火星,按照这一目标设计出的宇宙飞船并不一定符合我们在其它年份内的发射需求。如果将全部注意力都放在于最佳窗口期内登陆火星上,就意味着我们每隔15年才有一次机会,造出的飞船用处也相当有限。

  人类自身的问题

  除了技术之外,我们还需要搞清楚,人类这种习惯于地球大气和引力的生物要想在宇宙飞船上连续生存数月、该如何应对低引力和密闭空间等问题。

  科学家研究这一问题已经有一段时间了,比如分析驻扎在国际空间站的宇航员们是如何应对孤独感和低引力环境、回到地球后又是如何应对的。几次登月项目也帮助我们对宇航员如何应对低引力环境产生了一定了解。

  此外,像NASA的CHAPEA(一个为期一年的火星生存模拟项目)这样的项目也能帮助科学家了解,当一小群人在一起生活了很长一段时间后,可能会发生什么样的问题。其它正在南极开展的项目也能让我们对可能发生的情况有所预期。这类问题可以帮助我们判断,要想在火星上开展一些基础任务,究竟需要花费多长时间、以及需要派遣多少人手。

  还有一个问题是,如果长时间生活在狭小的密闭空间中、并且缺少与外界的联络,人类会产生何种反应。“如果吃腻了带去的食物,他们可没法点外卖换换口味。”卢克指出。

  不过,NASA的阿尔忒弥斯计划也许能帮助我们应对一些意想不到的挑战。该计划的目标是,让生活在月球上的人口数量维持可持续的水平。许多在月球上日常生活所需的技术、以及月球环境条件对人类造成的影响,都可以在未来的火星计划中发挥作用。

  登陆

  到达火星轨道只是完成了任务的一半,在火星表面安全着陆也是一大挑战。据希伊介绍,NASA正在研发一款充气式减速器,作用类似于降落伞,可以在登陆装置穿过大气层的过程中起到保护和减速作用。要想真正着陆,飞船还需要用到一套类似超音速反推器的装置,可以抵消降落时的巨大推力,使飞船可以安全地落到地面上。

  希伊指出,为攻克研发过程中的技术挑战,NASA计划先向地球轨道发射一套这样的系统,再让它落回地球表面,观察其性能如何。

  成功登陆火星表面后,还可能遭遇另一重障碍——沙尘暴。月球上的沙尘对宇航员就是个大麻烦,由于没有风或者其它外力打磨沙尘颗粒,这些尘土十分锐利,会在宇航服上磨来擦去。它们几乎无处不在,还会对宇航员的眼部造成刺激。

  由于火星上有外力可以侵蚀沙尘颗粒,火星上的沙尘也许不像月球上那么锐利,但沙尘暴的规模有时十分庞大。例如2018年,机遇号火星车在遭遇了一次沙尘暴之后便“下线”了。卢克指出,研究人员对火星沙尘暴已经有了不少了解,但还不确定与之前观察到的相比、会不会还有更猛烈的沙尘暴。

  除了给宇航员或设备带来风险之外,沙尘暴卷起的尘土还可能遮蔽阳光,导致靠太阳能运行的设备在一段时间内无法正常工作。

  火星上的设备也是一大问题。希伊指出,在开展载人任务之前,也许要事先单独送一批设备过去才行。

  “那些设备必须先行到达、并且通过检查,我们才能考虑送宇航员过去。”

  另一大障碍是宇宙飞船。据希伊和卢克估计,这艘宇宙飞船至少要有一个足球场那么长才行,具体取决于采用何种推进技术、以及送去多少人。总体积也许比国际空间站稍小一点,也可能比国际空间站大得多。

  希伊和卢克都认为,我们也许能在本世纪30年代实现火星登陆。下一次“火星载人往返游”的最佳窗口期在2033年,只是不知道那时的政局、预算和技术是否能做好准备。但在此之前,我们每天都在不断学习新的知识。

  “我们已经为前往火星做了大量铺垫工作。”卢克指出。


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