人類登陸火星-前往紅色行星的任務
火星,那顆紅色的星球,能在火星表面散步是許多人的夢想,人類登上月球40多年後,美國宇航局正在構想一次為期兩年的太空之旅。
前言
現在的火星上,有一個大小的汽車差不多的物體在火星表面逛來逛去,它橫跨廣袤的太空,被送到了這顆怪石嶙峋的星球。
每天它都在另一個世界睜開眼睛,搜索火星表面,尋找生命的跡象,把這樣的圖像送回地球。
現在美國宇航局想要更上一層樓,將一小隊人也送上火星。而歷史上的無人飛行任務,情況並不樂觀,早期的飛向火星的嘗試,如水手三號和八號,還有蘇聯進行的幾乎所有嘗試,包括1999年的火星極地登陸器,所有這些飛行任務統統失敗了。
第一階段 離開地球
造一艘飛往火星的宇宙飛船,要將如此巨大和如此複雜的東西組裝起來,最好的辦法就是垂直組裝。那個藍色圈子正在成形,火箭的直徑就是這麼大。
這枚火箭名叫太空發射系統,或SLS,火箭的燃料罐設計靈感來自於大自然,等柵格結構有點像蜂巢,這樣在不損失強度的情況下,重量卻能減少90%。
完成後的火箭芯級加上中間級和上面級後要比自由女神像還高一點。
在密西西比州斯坦尼斯,美國宇航局歷史上出現過的火箭發動機都在這兒測試過,包括土星5號及太空梭主引擎,指揮控制中心要對其最新產品進行一次全功率試車。
如果你想一路直飛5600萬公里外的火星,只用這麼大一枚火箭是不夠的,據美國宇航局估算,要把所需的裝備送入太空,至少需要七次發射才行,燃料、食品、還有火星著陸器都得先發射到地球軌道上,然後在太空中組裝起來。
由於不能帶足滿足全程飛行所需的燃料,飛船必須靠火星引力把它們拉進軌道,這叫做彈弓效應,也就是說,一旦起飛,就沒有回頭路了。
第二階段 維持生命
火星之旅需要什麼?如何挑選飛行小組成員目前唯一的答案來自於俄羅斯的一項研究,一個為期約520天的隔離生活項目,人類到這顆紅色星球並回歸所需的時間。
在最後階段,一些深層問題卻在逐漸成形,在六名參試人員中,只有兩名宇航員沒有出現明顯的行為異常。
太空中對身體最大的挑戰來自於失重,迄今為止,還沒有人在低重力情況下呆過15個月以上,但是如果要飛向火星,離開地球的時間將兩倍於此。
要讓前往火星的宇航員的骨骼和肌肉保持強壯可能需要結合適當的鍛煉及低劑量睾丸酮注射。
不過在飛向火星之旅中可能受威脅不僅是身體健康,最大的挑戰可能來自精神方面。新版本面部識別軟體能識別面部的表情動作,揭示一般思維背後的真實想法。
太空生活不全是沉思和內省,天天都有實際問題要處理,在沒有管道、沒有下水道的情況下,好幾年的廢物必須有合理的處理方法。
在太空中,排出和攝入是密不可分的,為期500天的飛行任務、四名宇航員,就得隨身帶上四噸水,因此要考慮的是徹底進行循環。固體垃圾也必須鈍化,以不會產生大量氣體、散發難聞味道、發酵等等。
還有一個對生存構成重大威脅的因素:輻射。這需要充分利用飛船上可用的材料提供保護功能,宇航員和外部輻射之間塞的東西越多,就越能減輕輻射。
但到目前為止,嚴酷的事實是在這樣的星際宇宙射線下如何生存的問題還暫時無解,這是火星計劃中目前最大的未知因素之一。
第三階段 火星著陸
一噸重的好奇號是目前為止在火星上著陸的最大物體,挑戰很大。
但和將人送上火星並著陸相比簡直是小巫見大巫。讓人類在火星著陸大概要40噸,或者更重。
著陸器與火星表面交會時,飛行速度是20馬赫,可能需要以側面的方式進入來顯著增加空氣阻力。
還得想點什麼辦法來對抗火星阻力:超音速反推火箭,但要在高速氣流中讓火箭點火是一直難以解決的關鍵點。反推火箭要用掉很多燃料,這也是宇航局必須要解決的難題。
第四階段 火星生活
在火星上,生活將比在月球上更加困難,在風中呼嘯而過的灰塵含有致癌物以及叫做高氯酸鹽有害化學物質。
而且火星宇航員預計要在火星上呆一年,等待相關行星排在合適位置上,構成一條最短的回家之路。
空間站里穿著的宇航服很笨重,需要進行瘦身,同時要想盡一切辦法增加靈活性。
但是從在火星建立基地,到想辦法產出足夠的食物和氧氣,還有無數困難需要克服。
第五階段 返回家園
回家之旅的不確定性就要高得多,到目前為止還沒人能想出辦法,把宇航員們帶回家,這也是宇航局正在想辦法解決的問題。
尾聲
考慮到登陸火星到所面臨的挑戰規模大到沒有一個國家能自行解決,這樣的任務很有可能有多國參與,需要全球各國開展密切合作,因此要把人類送上火星的最大挑戰可能不是科學或者工程問題。
這項計劃雄心勃勃、充滿風險、而且花費巨大,但他們面臨的最大挑戰是重燃載人空間之旅的夢想之火。
更多細節和內容,請觀看完整視頻。
TAG:紀客 |