|
作者|Ethan Siegel 自從人類第一次能夠?qū)x器設(shè)備發(fā)射上天開始,，到后來人類自己親自涉足太空,，人類長(zhǎng)期以來的夢(mèng)想就是殖民其他星球,。 雖然水星,、金星和所有氣態(tài)巨行星都不適宜人類居住，但是火星在很多方面都看似與地球并無太大差別,。  當(dāng)然,，火星的質(zhì)量更小，產(chǎn)生的地心引力也更小,，其大氣層也要稀薄得多,。其地表沒有液態(tài)水——至少據(jù)我們目前所知是沒有，因此其地表也沒有生命跡象,。 我們不能呼吸火星的空氣,，并且也沒有磁場(chǎng)保護(hù)我們免受充斥星際空間的宇宙射線和太陽發(fā)出的致癌輻射的危害。 但是火星與地球有很多相同之處,，包括與地球極地地區(qū)相同的溫度范圍,、一天大約是24小時(shí)、極地被冰層覆蓋以及與地球大致接近的軸傾角,。 通過我們發(fā)射的登陸器和探測(cè)車,，我們發(fā)現(xiàn)這里的地形與地球上的大沙漠并無異處。 但是地球和太陽系中的這顆“最像地球的行星”間有一個(gè)最大的差別,。 尤其當(dāng)我們的目標(biāo)是讓人類殖民這顆紅色星球時(shí),，我們還需要克服一些重大障礙,。 我們并不是說要使火星地球化，畢竟這是一個(gè)至少需要延續(xù)幾個(gè)世紀(jì)的大工程,，只是簡(jiǎn)單地讓人類登陸火星,，就需要克服生存的巨大的挑戰(zhàn)。 以下是一些我們需要弄清楚的障礙,，但是目前尚未進(jìn)行測(cè)試的可行性解決辦法,，排名不分先后： 成功發(fā)射從地球到火星的重型運(yùn)載飛行器的方式。 在通往火星的漫長(zhǎng)旅途中（以及一旦我們登陸火星時(shí)）,，所需要的預(yù)防由宇宙和太陽輻射引發(fā)的災(zāi)難性疾病的防護(hù)措施,，而在地球上我們受到磁場(chǎng)和大氣層的保護(hù)。 一種不會(huì)導(dǎo)致登陸器燒毀并避免以過快速度通過大氣層的方法,。 一種適用于任何敏感載荷（如載人）的柔性登陸方法,。 封閉的居住環(huán)境，能夠完全地隔絕火星上的致命因素,。 有足夠的資源保證登陸生物能夠自我維持（或者獲得不間斷的供給）,。 讓我們逐一對(duì)以上各點(diǎn)進(jìn)行分析，了解如今所取得的進(jìn)展,，以及為了解決這些問題需要改進(jìn)的地方,。  我們對(duì)于向太空中發(fā)射重型航天器并不陌生，但是將吉普車大小的探險(xiǎn)車,，如“好奇號(hào)”火星車以及搭載人類以及所有生存相關(guān)的裝備,，運(yùn)上太空還是有很大差別的。 曾成功將“阿波羅”宇航員運(yùn)送到月球的“土星5號(hào)”運(yùn)載火箭,，能夠搭載300,000磅的負(fù)重,，進(jìn)入近地軌道（稍小于到月球的距離的一半），但負(fù)責(zé)發(fā)射的火箭自重高達(dá)650萬磅（每次發(fā)射的成本為32億美元）,。 雖然我們現(xiàn)在仍然能夠造出這種火箭,，但是到目前為止火星發(fā)射任務(wù)用過的最大載荷還不到“土星5號(hào)”運(yùn)載能力的一成。  輻射是個(gè)很大且恐怖的問題,。 大多數(shù)航天局（包括美國(guó)宇航局,、歐洲航天局和俄羅斯聯(lián)邦航天局）規(guī)定一位宇航員所受輻射的最大限度為1西弗，這聽起來可能不算什么,，但要知道一般的輻射都是以微西弗為計(jì)量單位的,。 超出地球的范艾倫輻射帶的保護(hù)，每天的輻射劑量不超過2微西弗,；通常抵達(dá)火星需要七個(gè)月的時(shí)間,。而抵達(dá)火星表面后（與在行星際空間相反）情況會(huì)略有改善，每年的輻射劑量為132微西弗,。 若想將輻射劑量降低至和在地球上一致,，那么你就需要大約5米（16英尺）厚的泥土保護(hù)層,。 雖然不是做不到，但是也并不容易,。  安全穿越火星大氣層中很困難,，但是實(shí)現(xiàn)大載荷柔性著陸才是真正艱巨的任務(wù)。 事實(shí)上這兩點(diǎn)是相互矛盾的：為了降低著陸速度,，攜帶的阻速裝備越多,，如降落傘之類，就越容易受到火星上大風(fēng)影響,，發(fā)生的偏航也會(huì)越嚴(yán)重,！ 這是所有曾經(jīng)嘗試圖登陸火星的航天器都遇到的一個(gè)大難題；一半以上的航天器沒能成功著陸及部署,，而這兩點(diǎn)是主要元兇,。  “好奇號(hào)”火星車取得了很大的成功，可盡管如此,，其重量也僅為900磅,。 若要使得10倍重量的載荷成功著陸需要開發(fā)出一種前所未有的技術(shù)，而且具有很大的風(fēng)險(xiǎn),。 搭載宇航員啟動(dòng)登陸減速火箭可能會(huì)是一個(gè)辦法,，但是火星上有很急的強(qiáng)風(fēng)——地表附近的風(fēng)速超過每小時(shí)100公里——這也使得此項(xiàng)任務(wù)更具挑戰(zhàn)性。  如何在火星上建立一個(gè)封閉的,、自我供給的“生物圈”呢,？ 我們?cè)?0世紀(jì)90年代末期在地球上做過嘗試——生物圈2號(hào)——最終完全失敗。不僅在于參與人員無法種植足夠的食物,，做到自給自足,，也不僅在他們需要從外界獲得補(bǔ)給，滿足基本生存需要,，最根本的在于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)連與外界環(huán)境完全隔絕都沒有做到！ 一開始他們帶了八個(gè)品種的螞蟻進(jìn)入實(shí)驗(yàn)區(qū),，但是過了幾個(gè)月,，這些螞蟻就全都消失了，取而代之的是亞利桑那沙漠本土的螞蟻種群——打敗了其他的螞蟻,，趕走了外來螞蟻種群,。 如果螞蟻都可以進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)區(qū)，那么我們帶進(jìn)去的所有物種也都能跑出去,，而打造一個(gè)穩(wěn)定,、密閉的內(nèi)部大氣環(huán)境是絕對(duì)必須的。至今為止,，我們?nèi)圆荒芸朔@個(gè)困難,。  最后,，直到（或除非）我們解決如何在火星上建造一個(gè)自給自足的環(huán)境，我們?nèi)孕枰ㄆ趯?duì)登陸的人類進(jìn)行補(bǔ)給,。 也就是說為這里的人們運(yùn)送食物,、水和其他必要資源/物資。這也是個(gè)極大的挑戰(zhàn)——火星和地球間的距離恰好需要780天的航行——也就是說我們需要很大的載重負(fù)荷,，還需要安全緩慢地降落在火星上,，并且精準(zhǔn)地著陸在火星探險(xiǎn)者能夠到達(dá)的地點(diǎn)。 以目前的技術(shù),，這些困難沒有什么是不能克服的,，但前提是進(jìn)行大量的研究，并投入人力物力和時(shí)間,，以及不間斷的資金支持,。 粗略地估計(jì)10年的時(shí)間需要500至1,500億美元的投資，才能使人類登上火星,，但是要確保這些資金僅用于此項(xiàng)任務(wù),。 這期間不能受到任何威脅，不能耽誤也不能間斷,。 如果做到這一點(diǎn),，那么我們就能夠登陸火星，若不能……那么在未來的日子,，就連《火星救援》（The Martian）這樣的故事也只能是科幻情節(jié),，而非科學(xué)，除非我們能夠團(tuán)結(jié)一致,，籌得足夠的資金,。 |
|
|
