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移民火星 有去无回

2014-08-02 10:50:19

移民火星 有去无回

█ 尹怀勤

 

 

20126月,荷兰一家独立的航天公司“火星一号”太空发射公司宣布,他们将发起一项移民火星计划,在20234月之前把4个人送上火星居住。随着这些探险者逐步建设他们的定居点,每隔两年将另有4人加入他们的队伍。到2033年,将有20多人生活在火星上。

不久之后,20121123日,美国私人航天企业巨头太空探索技术公司(Space X)又宣布了一项更为宏大的火星移民计划:在未来15年到20年,将8万名地球人送往火星,他们将在可供人类居住的火星基地上自给自足地繁衍后代。

这不由得使人们想起了美国宇航局也有同样的计划。根据“百年星舰”计划,载人航天器将把4名航天员送上火星,并实现永久性居住。所有这些计划的一个共同特点是,地球人将有去无回,从而开创人类移民外星的先河。

派人登临火星并返回地球面临着必须克服的众多技术难题。

一是飞行动力问题。由于路途遥远,除发射载人飞船将其送入霍曼轨道需要强大的火箭外,还需要为飞船的长途航行提供可靠的动力。飞船释放着陆舱之后,后者软着陆火星表面时还需要启动本身携带的制动火箭工作。航天员完成考察任务后,乘着陆舱上升段飞行到轨道上与飞船对接时,亦要依靠先前携带的动力装置。飞船脱离火星轨道返回地球时亦需一定的推力。  

二是人身保护和空气、饮食供应问题。航天员在乘船飞往火星的征程中,太阳风暴、宇宙射线风暴常会持续数日之久,这就需要提高太空天气预报能力和改进各种防护设备。同时,在航天员处于旅途之中和到达火星表面之后,都必须保证他们对氧气、饮水和食品的需要。

三是人体必须适应新的环境问题。飞往火星途中,航天员长期处于微重力状态,会出现肌肉松弛或骨质变轻等太空综合症。到达火星后,平均为零下23℃的温度及昼夜温差远大于地球以及大气稀薄又干燥的环境,引力仅为地球三分之一的条件也是对人身的挑战和考验。

四是测控和实时联系问题。航天员登陆火星,要乘坐着陆舱经历离轨、过渡、进入大气层和软着陆四个阶段。由于从地球到火星无线电信号单程传输需要10多分钟,故而航天员无法获得地球控制中心的及时帮助,必须依靠飞船的自动控制设备和自己的知识、经验来解决遇到的问题。降落伞面积要足够大,还要防止火星风暴的干扰。着陆火星后,还需保证与地球的正常通讯联系。

五是返回地球问题。飞船从环绕火星轨道转移到奔向地球的霍曼轨道,同样需要把握出发时机,其制导和推进系统工作必须稳定可靠。在返回地球过程中,飞船要按地球控制中心的遥控指令适时调整姿态并保持正确航向。当飞船进入地球轨道后要准时释放返回舱,并让后者能够安全降落地面。这就要求返回舱配备的控制和通讯设备、降落伞和制动火箭至少在520天之后工作性能仍处于良好状态。

从目前人类达到的科技水平来看,这些难题都可以逐步解决,关键是需要投入大量资金。假若放弃航天员返回地球的目标,让他们长住火星,则会使问题减少很多,成本也随之大量节省。这就是荷兰和美国最新方案出台的重要原因。

美国宇航局百年星舰计划的首站目标应该是火星的卫星火卫一和火卫二。在那里,航天员可以使用机器人对火星进行大量的勘察工作。然后,选择适当时机再登陆火星。单程登陆火星载人任务的第一步是在火星上建立一个人类能够长期居住的驻地。刚开始,会从地球陆续发送一些生活补给物资供生活在火星上的航天员使用,但是他们最终将能够在火星上实现自给自足。

对最终登陆火星的航天员来说,将要度过一段非常艰苦的岁月,因为那里的生存条件极差。有鉴于此,专家建议,诸如合成和人类基因改造等新技术都应当在该项太空任务之前进行。理由是,让人类适应一个新的星球环境比改变该星球来适应人类要容易得多,合成生物学或许可以做到这一点。同时人类移民火星后还必须提供可开展农业耕作的必需品。

根据美国太空探索技术公司的设想,一个透明的穹顶建筑将成为移民火星的地球人的家园。火星探险的先驱者们将会充当“建筑工人”,用从地球带去的特殊的建筑材料,在充满灰尘的火星荒漠上建立一个密封透明的穹顶形的大型增压建筑。它的内部将拥有二氧化碳气体,二氧化碳气体将会使建筑内部的火星土壤可以种植庄稼。为了防止穹顶内的居民受到太阳辐射的伤害,该透明穹顶建筑的表层可能还会覆盖一层“水墙”。“透明穹顶建筑”内将会植物茂盛,绿意盎然,气候能像地球一样宜居。随着火星移民地生产出更多的物资可满足自我供应,科学家将使用大推力火箭将更多的人送往火星。

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