2030年將人類送上火星 NASA還需解決什麼問題？

美國宇航局(NASA)已制定出火星旅行計劃。喬治華盛頓大學(The George Washington University)太空政策研究所(the Space Policy Institute)的政治學與國際事務名譽教授John Logsdon表示，如果將期限寬裕到2030年底，上述計劃是可以實現的。

其他專家則認為奧巴馬總統的時間限制過於苛刻。

火星協會(The Mars Society，非營利性組織)主席、《登陸紅色星球計劃》(The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet，Free Press，2011)的作者Robert Zubrin說到：「相比於1961年計劃將人類送上月球卻在八年後才實現目標的我們，今天的我們離火星登陸的目標更近。下一任總統理應制定20年代或2024年登陸計劃，不然火星任務將失去動機，太空探索進程也將延緩。」

無論如何，在宇航員整裝待發之前，有些問題亟待科學家們解決。

第一步：建立太空載人飛行技術

目前美國依賴於俄羅斯聯盟號飛船(Soyuz)將宇航員送至國際空間站。這一狀況將有所改變。一些私營太空飛行器製造商正努力研製載人和載貨系統：埃隆·馬斯克(Elon Musk)的美國太空探索技術公司(SpaceX)致力於開發龍系(Dragon)運載火箭，波音公司也在研發它的CST-100系列火箭。據Logsdon介紹，馬斯克說SpaceX的火星運載火箭將於2018年發射。(運載火箭是由火箭推動，將飛船和衛星送往太空的裝置。)

第二步：建造更大的太空飛船

Bret Drake介紹，一次火星航行需要飛船能搭載多名宇航員、三年往返火星的供給以及部分貨物。他是洛杉磯航空航天公司(Los Angeles-based Aerospace Corp.)的一位工程專家，該公司屬於非營利性組織，致力於為聯邦政府研究運載設備、衛星系統、地面控制系統及太空技術。

Logsdon補充道：「將飛船上全體成員送上火星意味著飛船必須能夠承受更大的載荷，因為需要考慮往返的燃料及物資供給。要知道火星上可沒有7-11便利店為返程提供補給。」

第一種策略是建造巨大的飛船;另一個是首先製造多個較小的模塊分別發射，再在空間軌道上組裝。(一些模塊可載人，另一些用於運載供給。)無論如何，我們已經具備基本技術。Zubrin說：「雖然它比我們曾今建造的飛船大，但仍可以運用已有的科學技術。」

目前，Lockheed Martin正在研發可運載四人的獵戶座(Orion)飛船，將被安置於重型運載火箭——太空運載系統SLS(Space Launch System)的上方。NASA將運用它進行外太空探索。獵戶座飛船已經與2014年12月5日成功完成首次試飛，將於2018年進行繞月飛行。

第三步：建造更大的火箭

大型飛船的深空運載系統需要搭載更大的火箭。NASA計劃開展自製火箭的第二次測試，據NASA介紹，該火箭將成為世界最大火箭，並運用到SLS中。SpaceX也在研發Falcon重型火箭，旨在克服較重載荷(包括人類)。

第四步：減速與著陸

到達火星軌道後，就需要在這個紅色星球上著陸。在以往任務中，摩擦、熱效應和降落傘都可以為飛船減速。但對於重型飛船，降落傘的制動力顯然不足。

不過，科學家們在這個問題上取得了進展。例如SpaceX公司展示了用於高速飛船減速的超聲波反向推進器，在著陸時藉助發動機制動。Drake說：「我們已具備讓大型飛船在火星表面著陸的可行方法。」

第五步：解決空間站中長期居住問題

宇航員已經成功實現在國際空間站(International Space Station)中航行數周和數月，說明了長期居住系統的可行性，它為宇航員提供安全用水，進行水處理，以及過濾空氣。專家表示，類似的系統也可用於火星任務。

然而，不同之處在於國際空間站位於近地軌道，離地球僅有數小時行程。若有損壞，地球即可展開援救。但在火星是不可能的，因為即使在地球與火星相離最近的情況下，到達火星最少需要6至9個月。

Drake說：「生命維持系統改進的關鍵在於提高它的可靠度。對於火星任務，一但系統失效，既不能迅速返回地球，也無法完全恢復供給。因而生命維持系統在較長時間內(多年內)應具有可靠性，並保證宇航員能夠維修維護。」

第六步：避免致命的宇宙輻射

參與火星任務的宇航員需要抵禦兩類輻射：太陽質子事件(或稱太陽耀斑)和銀河宇宙輻射。據Drake介紹，第一種輻射可以通過設置專門的太陽風遮擋設備來消除，比如由生命維持系統的給水系統構成的水牆。(它需要將水牆與飲用水和淋浴用水的供水系統相連。)

銀河宇宙射線的遮擋顯然更加棘手。在外太空，宇宙輻射強度非常高。然而，Drake表示火星表面探測車好奇號(Curiosity)搭載的火星科學實驗室(Mars Science Laboratory)觀測到火星表面輻射照射水平和國際空間站上的觀測水平相近。Logsdon解釋說國際空間站所處的近地軌道位於兩個甜甜圈狀的地球范艾倫輻射帶(Earth s Van Allen belts)下方，它們屏蔽了太陽釋放的帶電粒子和宇宙射線。

Drake提出，可以採取在外太空快速航行的策略，盡量縮短暴露與高強輻射下的時間。他說：「在火星地表遠比在外太空安全。」

第七步：去月球演練

根據NASA的火星之旅時間表，在正式開始航行之前，許多長期空間系統將在月地間軌道進行測試。在2018至2030年之間，NASA計劃開展在月球附近太空行走的載人航天任務。部分任務或將持續一年，為火星登陸的壯舉奠定基礎。

計劃也包括了從某個小行星採樣並改變其運動軌跡。

Logsdon表示，這一計劃將為火星任務的各個關節提供測試機會，且離地球較近，以防意外。

第八步：在火星建造房屋

即使到達火星，宇航員也不能立即返航。Logsdon說，到達火星的航行可能需要6至9個月，但只有等到火星和地球運行到相對太陽較一致的位置，才能返航。這樣可能需要等待14個月。(為使航行距離較短，應在地球與火星處在太陽同側而不是兩側時返航。)

他還說道，某種意義上，火星任務的先驅就像16實際海上航行的探險家，遠離祖國孤筏重洋。因而在火星建設永久性居所是值得的。

Logdson補充道：「雖然這看上去很難實現，但宇航員的確需要一個家，而不是整天待在宇航服中。電影火星救援(The Martian)中就較真實地描繪出未來的火星住所。」