NASA公布火星水冰地圖,可開採水,人類何時才能登陸火星

2020-11-22 猩猩科學頻道

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。

大家好,我是璀璨的猩猩

很多人認為,與我們最近距離大約為5500萬公裡的火星可能適宜孕育生命,甚至可能會成為我們人類的第二家園。如果,我們人類真的想登陸到火星,就需要解決很多問題,其中一個就是水的問題。因為地球與火星之間的距離比較遠,不可能通過地球上為火星進行補給,所以,最好的方法,其實就是在火星上面尋找水資源、開發水資源。事實上,此前的研究表明,火星上面確實是存在水冰物質。新的研究也表明,在火星上面,有一些區域的水冰物質儲存量很豐富,也很方便開採。

據科學報告,NASA的火星偵察軌道飛行器在環繞火星飛行時,使用所攜帶的熱敏儀器發現了火星上面水冰物質,並將這些數據發回地球。而科學家則在這些探測器所收集到的數據的基礎上,繪製出了一張新的火星地圖,在地圖上面標註出了一個區域。在這些標註的區域上面,我們很容易就可以獲得水資源,因為這些水冰物質存在於火星地表下大約1英寸(2.5釐米)深。這個深度,其實太空人僅需有一把鏟子,即可將這些水冰物質開採出來。

根據這些數據以及所繪製的地圖,NASA目前已經初步確定了至少一個著陸點,位於火星北半球的Arcadia Planitia,未來可作為太空人登陸火星的降落點。由於這一個區域存在較多的水冰物質,也很方便就可以提取出來,所以,我們人類登陸在這些地區,是很理想的。因為我們獲得這些水冰,不僅僅可以解決飲用水等問題,還能分解這些水以獲得氫氣、氧氣,可以用於飛行器的燃料。

既然,現在已經確認了較理想的著陸區,也找到了水冰的存在,什麼時候,我們人類才能登陸到火星上面呢?其實,就目前的科技而已,我們確實是還沒完全具備載人登陸火星的能力,雖然這些年來,我們發射了多個火星車。太空人登陸火星和探測器登陸火星,完全是兩碼事,難度也不在一個層次。

因為地球與火星的公轉周期不一樣,所以,每隔大約26個月,我們才有一個發射火星飛行器的窗口,意味著,如果太空人在踏上奔赴火星之旅,至少離開地球2年多。這麼長時間,沒法依靠地球進行補給,所以,如何解決太空人日常消耗物質的補給問題,成為重中之重。即使可以在火星上面種植蔬果,但是在飛往火星路上,仍需消耗大量的食物,因為就目前的飛行技術,飛往火星單程大約需要半年時間。不過,科學家提出,可以採用冷凍冬眠技術,降低太空人的新陳代謝,以減少這些物資的消耗。

和無人探測器相比,載人飛船還有一個很關鍵的要求,就是要將太空人安全帶回地球。這一項技術,其實我們暫時也不具備的。按照萬有引力的定律,我們想離開一顆星球,就必須達到它的逃逸速度。在地球上,我們尚且可以使用大推力的運載火箭,在火星上面,則沒有這些大推力的運載火箭。所以,怎麼才能將太空人帶回地球,是一個很大的技術難題。除此之外,還有一系列技術問題需要解決,例如如何保護太空人免遭宇宙輻射、如何讓太空人適應火星低重力的環境等。當然,隨著科技的進步,這些問題都可以迎刃而解。

對於太空人如何返回地球的問題,其實也可以解決。在火星上面順利開採水冰物質以後,可以獲得氧氣、氫氣,其實也可以用於飛行器燃料。由於火星的引力比地球小得多,所以火星的逃逸速度相對來說會比較低。我們在載人登陸火星時,其實可以採用類似阿波羅登月項目的方案,即安排一個飛船環繞火星軌道飛行,再釋放著陸艙將太空人送上火星表面。在有足夠燃料的情況下,返回地球時,著陸艙的上升段可以通過消耗大量燃料來加速進入環繞火星的軌道,與軌道飛船對接,再加速返回地球。

既然,我們找到了火星的水冰物質,也初步確認了著陸區的位置,我們人類什麼時候才能登陸到火星表面呢?事實上,載人登陸火星,是我們未來航天的一大趨勢,很多國家都有這方面的計劃,其中一個就是美國。根據科學報告,美國計劃先在2024年實現載人重返月球,然後在此基礎上實施載人登陸火星,按照計劃,首次載人登陸火星的項目,預計會2030年代中期展開。

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