| ||
|
庞之浩
新闻背景
今年以来，先后有荷兰“火星一号”公司、美国“灵感火星”基金团队宣布在全球海选飞往火星（项目）的志愿者，前者还在日前来到上海招募火星永久定居者。据悉，有包括许多中国人在内的全球数万名志愿者已经报名参加。5月6日，美国航空航天局也召开新闻发布会，公布了令人瞩目的2030年前后载人登陆火星计划。
曾经多次“纸上谈兵”
20世纪，人类实现了载人登陆月球，此后就开始考虑载人登火星的问题，其中以美国最为积极，先后出台过四个比较有影响的载人登火星方案。
1952年，美国火箭专家冯·布劳恩提出了“火星舰队”方案，即发射10艘载人火星飞船，将至少50名航天员送到火星上去，但那时连卫星都没有发射过，所以该方案也就不了了之了。
1987年，美国航空航天局组织一个空间委员会，提出了“90天研究报告”方案，建议耗资4500亿美元，建造1000吨重的载人火星飞船（目前的“国际空间站”才420多吨），它可乘7至8名航天员。由于费用高昂，该方案当即就被美国国会否决了。
上世纪90年代初，美国火星学会提出了“火星直航”方案，它采用就地取材的方法，利用火星大气生产火箭推进剂，耗资只有200亿至300亿美元，能将4名航天员送到火星表面。该方案还是没被采纳，可能是当时美国正全力研制“国际空间站”，且就地取材的技术难度太大。
1997年，美国航空航天局火星探测研究组又提出了“参考飞行”方案。它是“90天报告”和“火星直航”方案的一个折衷方案。不过，该方案仍没有被采纳。
在当今，不要说载人登陆火星，就是进行无人探测火星也充满了风险。目前，全球一共发射了约43个火星探测器，只有26个获得成功，成功率约60%，所以火星被称之为“航天器坟场”。而要进行载人探测或登陆火星就必须克服更多的困难。
火箭个头要足够大
冷战时期，美苏曾在载人登月领域开展过激烈的竞争，苏联之所以最后败北，就是因为发射其载人登月飞船的N1重型运载火箭4次发射失败，而美国用土星5号重型火箭（近地轨道运载能力约127吨）多次成功发射质量约50吨的“阿波罗”载人登月飞船。载人火星飞船的质量必然大于载人月球飞船，所以首先需要研制出比土星5号火箭推力还大的重型火箭才行。
当然，也可采用新的方法——研制近地轨道运载能力60吨左右的火箭，用它分批发射载人火星飞船的各舱段到近地轨道，交会对接成完整的载人火星飞船后飞往火星。但这会增加载人火星飞船的成本和技术难度，对接次数也不能太多，否则会影响飞船的可靠性。
现在，美国私营的太空探索技术公司正研制近地轨道运载能力达53吨的“重型猎鹰”火箭，还拟研制近地轨道运载能力达170吨的“超级载重火箭”。美国航空航天局则正在研制“航天发射系统”重型运载火箭，其初始近地轨道运载能力为70吨，改进后将达到130吨。
美国曾计划研制名为“普罗米修斯”的核动力载人火星飞船，它的飞行速度为87000千米/小时，是目前载人飞船速度的3倍，用2个月的时间就能到达火星。不过，当时的核动力火星飞船方案存在巨大安全隐患，它使航天员所受的辐射量相当于每天做8次X光胸透，所以下马了。不过，随着技术的发展，美国、俄罗斯现在又重启核动力载人火星飞船的研制。
飞船性能要足够强
目前，人类只研制出绕着地球运行的卫星式飞船和飞往月球的登月式飞船，但还没有打造出载人登陆火星的星际式飞船，因为它的技术难度和成本大大高于前两者。
有不少专家认为，载人登陆火星最大的困难之一是宇宙辐射。人在地球上生活时，由于地球磁场有屏蔽作用，所以能把银河宇宙辐射的强度降低70%至90%。人即使在地球近地轨道上飞行，所乘坐的载人航天器也能受地球磁场的屏蔽作用，使航天员受到的辐射剂量较低。但在行星际空间飞行的载人火星飞船则要受到大剂量宇宙辐射，如果不加防护装置，航天员所受的辐射剂量可高达几百拉德。现有两个解决方案，一是加厚火星飞船的舱壁，其最大缺点是飞船质量太大，给发射带来巨大困难；二是在火星飞船四周产生人工强磁场，使射向火星飞船的辐射粒子偏离，其缺点是技术十分复杂，目前极难实现。
由于路途遥远，来往火星至少要520天，因此，飞船要解决人身保护和空气、饮食供应等许多难点。目前能够想到的方法有三：一是由地面带过去，包括先用货运飞船把生活用品发到预定着陆地点；二是采用再生式生命保障系统，对航天员的尿液、汗液、呼出的二氧化碳进行回收处理,循环使用,并在舱内种植能放出氧气、吸收二氧化碳的蔬菜,以减少地面运输的压力；三是就地取材，生产航天员生活和工作所需物资，包括分解火星大气，使用3D打印机生产火星飞船的零部件等。另外，还需为火星飞船长途航行提供可靠的动力。
着陆、返回都是难点
飞船在火星着陆时要经历“恐怖的7分钟”，好在火星有大气，可以利用降落伞减速。
着陆后首先要解决能源供应，因为火星比地球离太阳远得多，靠太阳电池供电难以满足需求，而且火星的沙尘暴是地球12级台风的几倍，持续时间达几个月，容易覆盖太阳电池而严重影响其工作，所以光靠太阳电池供电难以满足需求，如用核电源则存在如何保证航天员的安全性问题。火星沙尘暴对火星着陆器和舱外火星服密封性、可靠性也是一个考验。另外，火星上的温度比地球低许多,这对火星着陆器温度控制系统提出了很高的要求；当然，这也涉及到着陆地点的选择，如果把着陆器停在洞窟里，就能冬暖夏凉并防宇宙辐射，但会给着陆的安全性带来麻烦。
火星引力是地球的约1/3,在地球轨道使用的舱外航天服（120公斤）以及月球航天服（引力为地球的1/6）都无法在火星上使用，所以必须研制出功能强、质量轻的火星航天服。
从火星返回地球更为不易，因为火星引力较大，火星着陆器的上升级必须有较大的推力才行；火星飞船返回地球时的速度也比登月飞船快得多，所以难度大增，要严格控制进入地球轨道的角度和速度及时机，否则不是掠过地球就是坠毁在地球上。
联系客服
