以现有的科学技术,宇航员能否到达火星?难点又在哪里?

 2022-01-13 00:53:57    4  

  如果在50年前,随便拉着一个人问:你认为人类会在50年后登陆火星吗?我想那个时候大多数人给你的答案是肯定的。

  至于原因也很好理解,人类从第一颗卫星升空(1957年),到人类登陆月球(1969年),中间仅仅相隔12年时间,这就好比在2010年的时候,有个国家才把卫星送上太空,而在今年他们就进行登月计划,并且还成功了,是不是非常不可思议!

  所以当时的人们一定在想,人类既然只用12年时间,就从一无所有到登陆月球,那么用50年时间,登陆火星一定没有问题,事实上,别说登陆火星了,从这以后,人类连月球都未再涉足过了。

  随着这几年全球对火星研究的大热,登陆火星这个话题,又频频被人们提起,那么人类现在登陆火星最大的难点在哪里呢?

  

  

大功率的火箭

  要想把宇航员送到火星,首先一点那就是突破地心引力,所以必须要大功率的火箭,功率小了不行,总不能把宇航员送过去就不管了吧。

  由于要携带宇航员过去,所有的一切吃喝物资,包括呼吸的空气都必须从地球携带过去,考虑到火星路程遥远,最近的距离都有5500万公里,况且到火星的路程并不是走的直线,而是利用引力弹弓效应,走最节能的路线。

  所以一个单程差不多要9个月的时间,考虑到返程就是18个月的时间,所以携带的物质是一个很大的数字,另外,在茫茫宇宙之中,如果一个人经历如此漫长的旅程也不太现实,至少需要2-3个人吧,这样一来物资就成倍的增加。

  

  另外这种长途旅行,人不可能在狭小的空间里待着,需要有一定的活动空间,还需要适当的娱乐设施,以打发漫长的旅程,这些都需要空间,而这些空间的搭建势必会增加飞船的重量。

  另外还有一点,那就是降落在火星返回不同于月球返回,因为火星的引力不仅比月球大,并且火星还有稀薄的大气,而月球是近乎真空的环境,所以在返回地球的过程中,势必会携带更多的燃料,而这些都会增加飞船的重量。

  涉及到飞船的重量,那么就需要更大的火箭进行运载,而人类目前最成功的重型火箭是土星五号,其总推力是3048吨,其近地轨道运载能力是130吨,而地月轨道投送能力是45吨,火星转移轨道大概是31吨左右。

  

  如果要满足上面提到的人员、物资、活动室、返回的飞船和燃料,飞往火星的飞船至少需要3个阿波罗飞船的重量,也就是100吨以上。

  那么需要的火箭总推力至少要达到10000吨以上,显然以人类目前的科学技术水平,无法制造出来如此庞大的火箭,那是不是就没有办法了呢?

  

  也不是没有,那就是跟搭建空间站一样,模块化在太空中进行对接,由于外太空没有大气,不用考虑空气阻力,理论上什么形状都可以,也就是说如不计代价的话,人类是可以制造出一艘前往火星的飞船。

  

  

宇航员的问题

  如果一个人在封闭的空间里,窗外看到的不是绿色的景色,而是一望无垠的宇宙空间,地球也随着航行的距离,越来越远,直到变成宇宙间再普通不过的星辰,试问在这种情况下,人的心境会发生什么样的变化,如果没有经历过,就很难了解。

  如果是一天时间,相信很多人在这种环境中可以坚持下来,如果是一个星期,起码有一半的人无法坚持在这样的环境中生活,如果是一个月,能坚持下来的人更少,但是前往火星的旅程一走就是9个月。

  

  而科幻电影中,就有很多非常类似的片段,那就是深空航行综合征:麻木,反应迟钝,身体也会出现一些列变化,头疼、恶心、精神萎靡不振,这些在人类长期驻守空间站的时候,都经历过。

  而决绝这些的手段,除了心理方面的辅导,另外一个办法就是训练,让宇航员适应这种环境,现在全球有多处这种实验项目。

  现阶段的目的,还是以模拟为主,观察实验对象的心理和身体变化,为将来可能出现的火星旅程做前期准备。

  

  这些研究项目有:月球-火星生命保障测试项目(LMLSTP),人类探索研究模拟项目(HERA),霍顿-火星项目(Haughton-Mars,HMP),夏威夷太空探索模拟项目(HI-SEAS)等

  这些项目中,都是研究人类封闭空间的生存状态,有些是为建立基地做准备,有些是为长期太空航行做准备,它们的项目任务也从一个月到一年不等的时间。

  而在这些项目中,最有针对性的就是火星500计划,整个过程需要大概520天,全程模拟宇航员前往火星来回的旅程,共招募了6名志愿者,其中我国小伙王跃,经过层层选拔,最终脱颖而出,成为这个项目的志愿者之一。

  

  火星500计划的整个封闭舱室分为三个部分:分别为生活舱150立方米、公共活动舱250立方米、火星登陆舱1200立方米。

  生活舱包括:6个志愿者独立的房间、一个聚会的客厅、厨房、厕所、主控台指挥室

  公共活动舱:食物存储室、实验室、健身房、废物回收室、生命支持系统

  

  至于最大的火星登陆舱,之所以体型庞大,其不仅仅是登陆舱,也是火星临时基地,并且还是离开火星的返回舱,所以设计时候也是体型最庞大的一个。

  从这可以看出,在登陆火星的过程中,最重要的并不是飞往火星的飞船和大功率火箭,而是宇航员的身体和心理问题,才是前往火星的重中之重。

  

  

  安全问题

  1、探测器坟场

  火星被誉为地球探测器的坟场,这么称呼也不是没有原因,加上天问一号,人类几十年来总共登陆火星探测器只有10来个,但是发射的探测器就有20来个(不算轨道探测器),也就是成功率大概是50%左右。

  这些还只是小型探测器登陆火星,如果载人登陆探测器的体积会更庞大,重量也会更重,在降落的过程中,危险系数也会成倍地增加,而像火星500计划那种,集火星基地与返回舱一体的大家伙,在降落火星的过程中,危险程度就不言而喻了。

  

  2、火星危险环境

  在登陆火星后,宇航员的安全问题如何保证?

  花这么大的代价登陆火星,不能一降落就马上返回吧!至少需要收集些火星的样本,对火星进行一番研究。

  但是由于火星的环境与地球差别太大,几乎没有磁场的保护,所以宇航员在火星表面,将是面临宇宙射线和太阳风的辐射,并且火星上还有巨大的沙尘暴,一年吹两次,一次就是半年。

  这些都直接威胁到宇航员的生命安全。

  

  

3、可能存在的微生物

  现在有越来越多的证据表明,火星上非常有可能诞生过生命,虽然火星后来环境剧变,但是有没有可能一些生命体完成了进化,最终在火星严酷的环境中顽强的生存下来。

  这些在高辐射,昼夜温差巨大的环境中顽强生存下来的微生物,如果宇航员不小心接触到,在进入人体后,相当于降维打击了,试问连辐射都不怕的微生物,你还有什么手段对付它?

  

  

结语:

  所以,在前往火星的过程中,主要问题是人,而不是火箭飞船等设备,以目前人类的科学技术手段,制造一艘前往火星的太空飞船问题不大。

  关键是搭载在里面的宇航员,他们的身体、心理和安全等等问题。如果不计代价的话,前往火星还是没有问题的,如果能够安全降落,返回就不存在问题了。

  最重要的一点,人类之所以迟迟没有载人登陆火星,是因为不划算,其投入的成本巨大,但是相对的收益却非常的小,就像曾经登月月球一样,除了赚了一些吆喝和名声外,没有多大的用处。

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