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人类真的能进入火星么? 输出PDF 打印 E-mail

1969年夏,尼尔·阿姆斯特朗成为登月第一人。

据BBC报道[两周后,火箭科学家韦赫·冯·布劳恩向美国国家航空和宇宙航行局提交了一份详细的、包括全部费用在内的、将人类送上火星的计划书。

冯·布劳恩博士是美国登月计划的策划者,他计划的送宇航员去"红色星球"火星的旅程为时两年,返程飞经金星。

根据该计划,人类通过核动力火箭,于1982年实现登上火星的任务。核动力火箭以地球轨道为中继站,把800吨的太空飞船运抵火星并返回地球。

冯·布劳恩估算,该计划年耗资到1974年达到最高点70亿美元,其后每年60亿。

不过至上世纪60年代末,政治家与媒体都有各自关心的问题,而且从经济层面来看他提交计划的时机也不对,结果该提案石沉大海。

斗转星移,人类很快进入新的千年:2001年,欧洲宇航局批准一项名为"黎明女神"的探索计划,其最终目标是,到2030年实施载人登陆火星任务。

于是,2004年元月,美国总统乔治·W·布什宣布计划:到2020年人类将重返月球,而且要在一个尚未定下的时间内登上火星。

令人畏缩的挑战

自从冯·布劳恩提出他的火星规划之后,这些年来人们对载人登陆火星计划一直兴趣高涨。其间数十年,其它提议都无任何反响。

原因何在?简而言之,它是一个极大的挑战。载人登陆火星不仅比载人登月更难,而且耗资更大。目前,估算其耗资需要200亿至4500亿美元。

华盛顿特区国家航空航天博物馆的航天历史教授罗杰·劳涅斯博士说:"无论什么时候,你问别人:'您认为把人送到火星的计划酷不酷?'他们都会回答:'好啊,好极了,我赞成。'"

"可是当你告诉他们这个计划需要好几十亿的造价时,他们会说:'也许我们最好还是把钱花在别的事情上。'这是致力于探索太空的人们所面临的最大挑战之一。"

美国国家航空和宇宙航行局负责人迈克·格里芬最近说,他预言再过20年或者更长一些时间,人类不能登上火星。

斯科特·霍夫兰德是位于荷兰诺德维克的欧洲宇航局人机系统的负责人,他说:"我得承认,就目前来说,载人登陆火星还是未来很遥远的事情。"

"还有很多东西我们确实要研究,要进行更好地了解,然后我们才能着手这样的火星之旅。"

费用摊付

据霍夫兰德说,很可能,载人登陆火星只有通过广泛的国际合作才能实现。美国宇航局一直致力于再次把人类送上月球。但是它今年将开始名为"火星工程研究"的项目,对人类登陆火星的可行性展开新的评估。

作为其"黎明女神"探索计划的一部分,欧洲正在进行长时间太空飞行的各种研究。欧洲宇航局正在与俄罗斯合作,[GoRMB人民币理财网]拟于明年在莫斯科生物医学研究所进行一项独特的实验---火星500天。该研究旨在模拟飞往这一"红色星球"途中的恶劣条件,有六位志愿者进行实验。

他们将在密封舱中封闭17个月,食用无菌食品,呼吸经过处理的空气。科学家们将研究这些模拟"机组人员"在550立方米的空间一起生活时的行为反应。

欧洲宇航局"黎明女神"项目经理布鲁诺·噶蒂尼告诉BBC新闻记者说:"百无聊赖可能是他们的最大问题。"

"在500天里,他们活动很少。那么他们干什么呢?互相厌烦。"

群体互动

听起来像是电视真人秀的理论。但是拟于2008年开始的此项研究,将有助于科学家更好地了解长时间太空飞行的要求,以及宇航员的选择。

噶蒂尼补充说:"您可以进行心理评价,但是当您把他们置于这一环境下,您会发现他们自己意识不到的一些个性――时好时坏。"

但是,星际旅行的危险不尽于此,该实验中没有体现。一旦太空飞行的机组人员脱离地球保护磁场,他们将暴露于更强的宇宙辐射之下。宇宙深层空间充满太阳耀斑散发的质子、新生黑洞发出的伽马射线、以及遥远恒星爆炸所产生的银河宇宙射线。

宇航员将暴露于连续不断的银河宇宙射线流中。射线流接近光速,可以透过太空飞船的外壳和人体皮肤,就像微型子弹一样。它们穿过人体时,会打破DNA分子链,伤害基因,杀死细胞。

太阳耀斑发出的短促而强烈的粒子流,在短时间内可以产生极高的辐射剂量――甚至可以致命。霍夫兰德说:"这将是一个问题。我们必须找到可以屏蔽机组人员的适当方法。"

塑料奇想

布鲁诺·噶蒂尼补充说:"对于此类辐射,您不能简单地用厚金属甲板来屏蔽飞船。事实上,它可能使情况更糟,因为当宇宙射线击中金属原子时,可以产生二级粒子。"[GoRMB人民币理财网]在国际太空站的实验表明,聚乙烯类塑料可以提供很好的屏蔽。塑料含有大量的氢,可以很好地吸收宇宙射线。

即便不是整个飞船都由塑料制成,但是可以用它屏蔽生活区等关键部位。不过,最好的屏蔽形式似乎还是水。飞船可以设计成外部为水箱的结构,这样射线首先碰到的是水箱。观察发现,有些人比其他人更易受到辐射伤害。宇航员的选择可能会受此影响。

一般来说,男人可以经受的辐射剂量比女人高。而年龄较大的人,新陈代谢较慢,比年轻人抵抗力要高。但是其它方面的考虑,很可能就限制了人类赴火星的首个代表团不能完全由老年男性成员组成。
失重对这样的长途旅行来说,也是一个挑战,因为在长期的零重力状态下宇航员会失去肌肉质量。

向前迈进

火星引力约为地球的30%。但是,在失重状态下数月之后,只是在火星表面行走,就会给人体造成强大的身体压力。

这些问题意味着登陆火星的计划人员必须使火星旅程最小化。因此飞船的推进将是载人飞行成功的关键。低温、可贮存与核动力推进方法,在载人登陆火星计划中,人们都进行了充分考虑并有透彻的了解。

然而,缩短运载时间要求更多的燃料来提高火箭的速度。它反过来又增加了飞船的质量,并相应地增加发射的费用。斯科特·霍夫兰德说,足以支持火星旅行所需的推进系统,很可能需要在低地轨道上组装。

这样就排除了液氧与液氢一类的低温燃料,因为它们必须在极低的温度下保存。

霍夫兰德解释说:"我们不具备(在轨道上)使它们保持液态的技术。它们会汽化损耗,也就是说我们失去燃料。" 所谓可贮存火箭燃料不存在这一问题,但是能效低。因此,很可能要认真考虑核动力推进。但是,需要进行额外的屏蔽防护,以免护机组人员受到放射性燃料的辐射。

密封舱

载人登陆火星计划很可能采用所谓的分任务结构,即先发送物品,然后用更快的飞船送人。这样可以降低燃料费用和旅程时间。

循环再生空气与水的机载系统,可以减少旅途所需"储藏品"。科学家们还在考虑,火星旅客是否可以自己种植生产食物。甚至可以从火星大气里收集二氧化碳,分解制成甲烷――有可能作为返程火箭的推进燃料。

但是在人类踏足另一行星的梦想可以实现之前,还有更多大量的工作要做。此外,可能,政府还缺乏强烈的动机来拨付相应的资源。

斯科特·霍夫兰德说:"当我还是一个孩子时,我就一直受到阿波罗(Apollo)计划的激励。因此,对我来说,人上火星――就其探索意义而言――仅仅这个想法就够让我兴奋的了。可惜,我不是为它出钱的人,他们也这么想就好了。" ]

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