2020年將迎來火星衝日,地球在火星和太陽之間,火星與太陽視黃經相差180度時,這時火星距離地球最近,是最佳的火星發射窗口,中國也將在今年發射火星探測器。
一直以來,人類都想登陸火星,目前,科學家預計2020年左右人家將實現載人登陸火星,為此,科學家進行了一系列實驗,其中一項就是火星旅行模擬實驗。
因為火星距離地球的距離太遠了,地球到火星的最近距離約為5500萬公裡,最遠距離則超過4億公裡。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。1988年火星和地球的距離曾經達到約5880萬公裡,而在2018年兩者之間的距離則達到5760萬公裡。
從目前的太空飛行器到火星的時間來看,大致需要6-10月左右,如果載人的話,可能需要1年的時間,在這段時間裡,航天員都需要在太空飛行器中生活,如此長的時間在密閉環境中,會對太空人身體心理造成很多不利的影響。
2015年8月,由六名科學家組成的團隊將在夏威夷一個封閉的圓頂屋生活一年,這是美國迄今為止為期最長的隔離實驗,旨在為美國航空航天局(NASA)的火星之旅做準備,之前NASA已經分別開展了時長4個月和8個月的共同居住任務。
實驗圓頂屋坐落於夏威夷莫納羅亞火山貧瘠的北坡,直徑是36英尺(約11米),高20英尺(約6米)。每個人在圓頂屋中都有各自的小房間,裡面有一張簡易床和一張桌子,圓頂屋內的生存物資十分有限,他們每天的日常飲食是芝士粉和金槍魚罐頭,食物每隔4個月供給一次,水每隔2個月供給一次。研究團隊還進行了一系列可能的緊急事件模擬,包括電力中斷、工具損壞、強烈輻射波下的被迫撤離等。
團隊成員可以離開圓頂屋,但是必須穿上沉重的太空衣,也沒法使用網際網路,與外界聯絡僅限電子郵件,而且人為延遲20分鐘,以模擬太空通信。
在這裡,幾乎沒有個人隱私空間。研究人員通過攝像頭、人體運動跟蹤器和電子問卷調查的方式,了解參與者在漫長隔離生活中心理變化和精神壓力,為未來真實火星飛行提供經驗。
團隊成員包括1名法國天體生物學家,1名德國物理學家,其餘4人都是美國人,分別是太空人、建築師、醫生兼記者以及土壤科學家。
這個由三男三女組成的團隊開始執行美國歷史上耗時最長的一次火星模擬任務,為人類未來太空旅行和火星生活做準備。
航天員處在長期的密閉環境下,是相對無助和孤立的。這樣漫長的過程對人類的耐受能力提出挑戰。從生理上來說,可能免疫力下降;從心理上說,隨著任務推進,志願者可能出現焦慮、緊張情緒等。這些特點都會造成很重的任務負荷,形成強烈的應激狀態,與世隔絕狀態帶來的影響甚至可能讓太空人面臨送命危險,。
2016年活動結束,6名科學家「出艙」,在「歡迎回到地球」的問候聲中與家人相聚。這些參與實驗的科學家表示:感覺「無聊得要命」,而這種感覺會讓人變得極其敏感、情緒化。十分渴望陽光、空氣和可口食物,「想要跳進海裡暢遊,享用新鮮食物」。
其實NASA的這個實驗並不算完全模擬火星旅行,因為在飛往火星的過程中,人類不可能出艙活動,也不可能補給食物。
人類目前進行過多次模擬火星旅行實驗,其中時間最久的,還要屬俄羅斯的「火星-500」項目,來自俄羅斯、中國、義大利和法國的6名志願者2010年6月3日進艙,2011年11月4日出艙。
實驗設施位於莫斯科俄羅斯科學院生物醫學問題研究所(IBMP)。實驗設計時間520天,前250天模擬飛往火星、中間30天登陸火星、最後240天返回地球,志願者模擬飛往火星、環繞火星、登陸火星和返回地球等全過程。
試驗艙由醫療艙、生活艙、公共活動艙、火星著陸艙模擬器和輕型充氣火星表面模擬艙組成,裡面有單人臥室,廚房兼餐廳、起居室、衛生間、健身房、浴室、蔬菜溫室等
全部志願者船員生活和工作僅限於實體模型太空飛行器。不能和外部直接交流,若透過網際網路交流會有20分鐘延遲。實驗人員不能從外界獲取消耗品。
目前所有的模擬實驗證明了人類可以忍受長時間的孤獨,但是解決了人類自身的問題,不代表解決了其他的問題,載人登陸火星還面臨著其他的問題,比如環境控制與生命保障系統,它是飛船上十分重要又相當複雜的系統,是直接關係到航天員身體健康和生命安全的系統,也是關係到航天任務能否圓滿完成重要系統。
它的主要構成是供氣調壓分系統、氣體淨化和汙染控制分系統、氣體循環和溫溼度控制分系統、水供給和管理分系統、食品供給與管理分系統、廢物收集與處理分系統,以及航天服務系統。
目前,人類也只能做到半再生系統,該系統又可以稱為部分再生式或物理化學再生式系統。這種環控 生保系統能將乘員產生的二氧化碳和廢水全 部或部分回收處理 ,生成氧氣和純淨水 ,提供 給乘員循環使用 ,而地面只需補給食品以及部分氧氣和飲用水 ,適用於中長期太空飛行(幾十天到一年左右) 使用 ,這種系統目前空間站在使用。
而太空飛行器在飛行狀態,地面是無法補給食物的,太空飛行器必須要存儲夠來回的食物和氧氣以及飲用水,個正常體形的乘員每天需要消耗總重約5公斤的氧氣、水和食物,才可以完成標準太空飛行任務一天所需工作。
你想想如果要構建維持航天員一年多生存的環境控制與生命保障系統,那麼整個規模會有多龐大,那你可以想像一下整個飛船的體積會有多龐大。
那麼你就需要比土星五號還更大推力的運載火箭才能把飛船送上火星軌道。但目前的技術來說,還並不成熟,而且所需要的資金也會更為龐大。
這也是目前載人登陸火星面臨的最大難題。最後,請問一下,如果載人火星旅行可以實現,你們願意忍受一年的孤獨前往火星嗎?