人類在制定火星旅行和探索計劃時會面臨哪些挑戰?

2020-11-23 天文在線

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。

你不是唯一一個好奇火星旅行的人。SpaceX公司的老闆埃隆馬斯克(Elon Mask)曾說過,他的宇宙飛船已經為2019年的火星短途旅行做好準備了。

與此同時,由一家荷蘭公司所主持的火星一號項目,將目標指向了在火星建立人類永久居所。

在過去的十六年裡,我以合作科學家的身份為NASA的火星探測車項目工作。如果你打算為自己弄一張駛往火星的宇宙飛船的門票,下面是我建議你要做好的準備。

美國航天局火星探測車在火星表面工作的概念圖。由一位藝術家所繪製

火星旅行

你可能會與其他航天員一起在狹小的空間裡共度七到十二個月的太空旅行時光。因此,你會有舒展一下身體的要求,並且可能需要找到一種方法來讓部分宇宙飛船旋轉以產生人造重力。長時間處於無重力環境下會給太空人帶來很多痛苦的健康問題。

在我們的旅行過程中遭遇的宇宙輻射主要來自太陽。這些宇宙輻射會破壞飛船上的電子設備並引發全體太空人的健康問題。你和其他太空人必須獨立解決這些問題。

你必須知道宇宙飛船從裡到外的每一處細節,充分利用從大量太空人訓練中學習到的知識,依靠手中僅有的工具,來解決你遇到的問題。你可能不得不利用3D列印技術將鈦之類的材料製作成備件(使用澳大利亞國家科學機構CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)發明的技術)。

你可能還需要比如碳纖維、可列印太陽能電池、3D映射、機器人和網絡安全技術等材料或技術。對你而言,一個好消息是,CSIRO(我工作的地方)正在使用新的空間路徑圖來解決這個問題。

交流會變得很困難。預計每一條你發送至地球的消息都要花費20分鐘才能抵達信息接收處。無法進行視頻會議。社交媒體倒是仍然可以使用,但是發布一條社交需要20分鐘後才會出現在你的主頁,獲取地球的響應則需要40分鐘。

火星上的生活

你成功登陸火星之後,真正的挑戰才正式開始。火星上的重力比地球小,所以火星上的東西看起來都特別輕。一個100公斤重的物品在火星上的重量只有38公斤。

你將要生活的火星環境非常嚴酷。時速400公裡的沙塵暴會給你帶來長達數周的黑暗,而且多半還非常寒冷。晝夜溫差很大,超過120攝氏度。

火星上的大氣是不能用於呼吸的:火星大氣層的厚度只有地球大氣層厚度的1%,主要由二氧化碳、氬氣、氮氣和少量氧氣組成。

我認為,最有趣的挑戰是火星日(也被稱為太陽日)。火星上的一天比地球大約長40分鐘。我有幸為「勇氣號」和「機遇號」兩臺火星探測車工作,在此期間,我必須按照火星的時間來生活。

我每天都在火星時早上八點到達NASA的噴氣推進實驗室。如果某天火星時的早上八點是加利福尼亞時間的早上八點,那麼第二天我就要在加利福尼亞時間的早上八點四十分到達實驗室,接下來幾天是加利福尼亞時間的九點二十分、十點、十點四十分到達實驗室。就好像每天都有夏令時一樣。

圖示為火星車。位於地球上的科學家可以可以控制並駕駛它們在火星上行駛,以便調查火星上的地質特徵。

在火星上播種植物並非易事。火星的土壤酸性強,含鹽量高,不宜種植。目前也尚不清楚是否應該將地球上有助植物生長的細菌帶來火星。

最後我要說的是,飛行或火星探索容不得半點差錯,任何一個失誤都有可能傷害你,甚至讓你丟掉性命。

你究竟為什麼要從事這樣以為危險的甚至可能危及生命的工作?

我猜這問題的答案與人類能持續數個世紀不停探索世界的原因相同。我們總是在尋找下一個能抵達的邊界。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. theconversation-阿爾吉儂

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