人類登陸火星，面臨哪些障礙

人類登上火星模擬圖資料圖片

■本報記者夏斌

繼「探月」計劃後，中國人又吹響了「取火」的集結號。日前，國家國防科工局發布我國第一個火星探測器和火星車外觀設計構型圖。同時，面向全世界徵集「中國火星探測工程名稱和圖形標識」。

在科學與影視界享有崇高地位的「雙棲明星」火星，實際上是「航天器的墓地」。從1960年前蘇聯發射第一艘火星無人探測飛船開始，世界各國現已發射逾30個火星探測器，任務成功率僅為46%。而且，至今人類還沒有載人火星飛行的經歷。

美國航空航天局預計，最快20年內，人類才有可能登陸火星。那麼，火星到底有何奧秘？和登月相比，人類登陸火星還需克服哪些特殊困難？

「火星可能是地球的未來」

在我國古代，火星被稱為「熒惑」。這是由於火星表面呈紅色，常給人「熒熒火光，離離亂惑」的感覺。古埃及人則把火星當做農耕之神來供奉；古希臘人、古羅馬人將火星視為戰神的化身。

「目前人類發現的所有星體中，火星是最適合改造的星球。」中國科學院院士歐陽自遠介紹，火星與地球有許多相似之處：如地球上的一天是23小時56分，火星是24小時37分，因而二者有幾乎相同的晝夜；地球的軌道面和赤道面的夾角是23度27分，火星是25度11分，故它們有著相同的四季變化。

不少科學家認為，「火星可能是地球的未來」。在美歐科幻電影中，「移民火星」的場景更是隔個一兩年就會上映。為讓這個夢想變為現實，美國航空航天局正在積極研發各種火星宇航科技。

其中，最具科技感的是獵戶座飛船。2018年，它將先執行飛往月球背面的無人測試任務。至於載人飛往火星，還有一些核心技術需要克服，如載重和動力問題。目前，美國科研人員正在驗證離子推進器技術，以便達到荷載更重、速度更快的目的。

星際旅行的微重力影響

火星是地球的近鄰，同屬太陽系的類地行星。但這個近鄰，最遠時相距超過4億千米，最近時也有5500萬千米，且每15年才有機會如此「貼近」。

這樣的距離挑戰，導致人類往返一趟火星，差不多需要一年半的時間。這段時間裡，宇航員需要的食品、飲料、氧氣及飛行的燃料等，都要隨艙儲藏或「生長」。這裡面，除了必不可少的綠色蔬菜種植技術外，還需要配備一套先進的液體循環系統，以便處理和回收尿液、汗液和冷凝水。

同時，登陸火星還有宇航服問題。當年「阿波羅」計劃中的登月服，在地球表面重量約100千克，在月球表面重量為十幾千克，人穿上在月球表面活動還是可以接受的。但這套服裝在火星表面的重量將達40千克，穿著如此重的衣服在火星活動，是不是有點「壓力山大」？因此，登陸火星的宇航服在地面上的重量，應該不超過50千克，且功能需更加完善。

「我們還沒有實現登上火星偉大設想的另一個重要原因，就是無法解決長期星際旅行中，微重力環境下對宇航員身體產生的負面影響。」騰訊《大家》專欄作者、博士崔婭銘介紹，太空中最常見的微重力影響，就是「腫臉」和「鳥腿」現象。在微重力環境中，心臟仍然習慣於用更大的力量將血液泵到人類的上半身。於是，宇航員上半身的血壓總是過高，感覺就好像被倒掛起來；而腿部由於血壓較低、血量較少而變得很細。同時，宇航員的骨骼肌肉系統會逐漸退化，甚至還會發生失去方向感和免疫力降低等癥狀。

解決所有這些由重力變化導致的生理失調，根本上講，需要創造出「人工重力」。這在理論上是可行的，可以通過艙體高速旋轉和加速度運動來實現。但在飛船中，由於空間和能量的限制，如何做到這一點還需進一步驗證。目前，宇航員所能做的預防身體機能失調的方式就是加強運動。

牽住「風箏」，拒絕星際迷航

2012年8月6日，史上最大、最複雜的探測車「好奇號」歷經8個半月，終於登陸火星了。

美國航空航天局公布的一段視頻顯示：「好奇號」登陸火星的過程中，最驚險的一段要數「進入—下降—著陸」過程。由於整個過程持續約7分鐘，所以科學家將其稱之為「驚魂7分鐘」。

「驚魂7分鐘」從抵達火星大氣層頂部的那一刻開始，直到降落到火星表面為止。在這個過程中，「好奇號」需穿過厚達128千米的火星大氣層，承受高達約2400℃的高溫，同時必須在準確的時間張開降落傘、打開8個火箭引擎，讓降落時速從2.1萬千米降至0。此前，所有成功接觸到火星大氣的11次火星任務中，有5次由於在進入大氣層、下降和著陸階段出現故障而失敗。

這段驚魂之旅，是未來載人飛船登陸火星同樣無法迴避的。而且，由於人類肉體的先天限制，飛船顯然還需在抗壓性、穩定性等方面強化升級。

此外，確保星際旅行不迷航,也很重要。如果把在星際航行的飛船比作「風箏」，那麼航天測控網就是牽住「風箏」的線。通過這條看不見的線，地面控制系統才可以對飛船的飛行軌跡、姿態、各個系統的工作狀態進行測量、監視與控制。而信號的強度與距離是成反比的，超遠距離會帶來信號衰減和傳輸延時等困難。

由於地球與火星最遠相距4億千米，因此需要實施超遠距離的測控和通信。這就要求地面測控站的天線孔徑很大，發射足夠大的上行功率，並接收微弱的下行信號。

這裡面，飛船還面臨一個多星定向的問題。多星定向是姿態控制里的難題，往地球傳數據時要對地球定向；拍攝火星時要對火星定向；太陽能帆板還要隨時對太陽定向。這對飛船的姿態控制來說，是一個極大的挑戰。

◇鏈接◇

「改造」火星三部曲

假如人類成功登陸火星，接下來該怎麼改造讓其面貌「煥然一新」，以便適合人類居住呢？

第一步：升溫。目前，火星上的氣溫徘徊在零下62℃，且晝夜溫差較大。因此，人類有必要通過溫室效應將火星溫度大幅提升。這一操作的具體方法是，在地下儲藏有全氟化碳（一種強大穩定的溫室氣體）的火星土地上建起開採工廠，通過合適的技術手段將其釋放到大氣中。

第二步：構建大氣。當前火星大氣的厚度，僅有地球的百分之一。而若要水保持液體形態，這個數字至少需提高到30%。在此之前，人類必須弄清火星大氣中難有二氧化碳的原因。如果二氧化碳是由於與火星表面某種元素髮生作用而被禁錮在土壤中，那麼改造的希望將變得非常渺茫；如果並非這樣，而是被紫外線、太陽風破壞或者吹走等其他原因，那麼人類就還保有造出一個合適大氣層的可能性。

第三步：釋放液態水。之所以用「釋放」而不是「帶來」，原因在於水源自火星本身。儘管整顆行星看上去荒涼一片，但美國的勘測軌道飛行器發現，春夏兩季時，火星赤道附近有水流過的跡象。同時，雷達掃描的結果同樣暗示，火星表面之下可能藏有巨量的冰凍水。

當然，理論上的設想再怎麼完美，現實操作時一定不會這麼簡單。從這個意義上看，對火星的改造，將是人類未來開拓更廣闊宇宙事業的基石。

（部分資料引自《科技日報》）

TAG:解放網 |

※火星移民面臨哪些挑戰？人類如何在火星生存？
※人類面臨哪些環境問題
※倒貼小鮮肉？女人將會面臨哪些風險
※殘暴的無形太空輻射：人類登陸火星面臨的最大挑戰
※面對超級細菌，史前巨獸沒有滅亡，人類卻面臨浩劫
※《異星覺醒》外星生命被隨意喚醒，人類是否面臨巨大危險？
※人類或面臨浩劫：外星人真容罕見曝光
※它們若存在，人類將面臨巨大的浩劫！
※警惕｜這幾個星座下半月面臨吃土風險…
※人類將面臨的幾個災難 其中包括外星人入侵地球？
※苗木人面臨著哪些競爭威脅？
※人類面臨的七大威脅
※火星僅僅丟掉一樣東西，瞬間變成地獄星球，地球也面臨危險
※在日本人的嘴巴下，這種魚又面臨著滅絕危機
※如果人類生活在泰坦星，我們將會面臨怎樣一個可怕的世界？
※若土星替換了月球的位置，人類將會面臨什麼樣的災難？
※科學家：南極意外發現這種奇異現象，沿海城市恐將面臨浩劫！
※非洲大陸上的一群「白人」，被關在屋子中仍面臨危險
※實驗陸軍大炮上貨輪為什麼最終放棄？登陸戰面臨火力危機？