人類早在1969年就實現了登陸登月,然而51年過去了,載人登陸火星至今是紙上談兵,並沒有任何一個國家擁有這項技術。
那麼問題來了,為什麼登陸火星這麼難呢?
登陸火星
登陸火星的第一難,難在距離。我們知道,地月距離平均為384403.9千米,月球在近地點時,與地球的距離是36.3萬千米,遠地點的距離是40.6萬千米。
而地球與火星的距離最近時達到了5500萬公裡,最遠時超過了4億公裡。由於火星距離地球非常遠,以至於人類製造的飛行器大約需要非常長的時間才可以登陸火星。
1965年,美國水手4號228天成功飛過火星。
1969年,水手6號155天飛過火星。
1969年,水手7號128天飛過火星
1971年,水手9號用時168天,成為首次進入火星軌道的地球飛行器。
1975年,美國維京1號用時304天成功登陸火星。
2011年,好奇號火星探測器254天登陸火星。
而且以上這些飛行器都不是載人飛行器,想要實現載人登陸月球,難度比現在高100倍還要多。這是因為人類是有重量的,還要佔據一定的體積,而且人類需要能量來維持生存,從地球飛向火星的過程中,人類需要大量的能量來源以及淡水,這些重量使得載人航天需要非常強大的運載力。
其次,火星的環境非常惡劣,沒有全球性磁場,大氣層也比較薄弱,導致宇宙射線可以直接進入到火星表面。也就是說,火星表面無法種植植物。因此,只能先在地球上備好足夠多的食物和能量,才能保證太空人達到火星後能正常投入工作,而且還需要準備好返還地球的燃料、食物、淡水。這無形中大大提高了載人登陸火星的難度。
最後,登陸火星的計劃雖然很浪漫,但卻危險重重,在登陸火星的過程中但凡發生任何意外,遠在地球上的人類都無法施以援手。再加上太空人能做的工作,火星探測儀也可以完成,所以沒必要花費這麼大精力實現載人登陸火星。
這也導致儘管人類登月已經過去了51年,但至今仍未載人登陸火星。
無法返航的旅途
登陸火星第二難,難在無法返航。
我們知道, 想要逃離一個星球,速度至少要達到該星球的逃逸速度。這是由牛頓提出的思想實驗:牛頓大炮。
牛頓認為,如果在一座高山上有一座理想的大炮,可以發射任意速度的炮彈。那麼當大炮發射的速度較慢時,炮彈就會向前飛一段時間之後就會呈拋物線落在地面上。
但當大炮的發射速度足夠快時,該炮彈雖然也會落下來,但下落的幅度和地球的圓球幅度相當,以至於炮彈永遠也落不到地面上,這就是第一宇宙速度。
如果大炮發射的速度非常快,達到第二宇宙速度,那麼炮彈就會逃脫該星球的引力束縛,飛向宇宙,這就是逃逸速度。
逃逸速度和質量有關,在地球上飛船的逃逸速度是11.2千米/秒 ,火星上的逃逸速度是5.02千米/秒。在地球上發射火箭,我們確實可以做到達到火星的逃逸速度,但是火星上並沒有這些發射設施以及備用的火箭,這就意味著,除非預先在火星準備好另一個火箭和建造好發射器,才可以幫助太空人返回。但是要把攜帶這麼多的設施帶到火星,並搭建好,並非易事。
2014年,荷蘭一家非盈利團體火星一號宣布開展登陸火星計劃,該計劃打算招募4名志願者飛往火星,建立人類聚集地,但該計劃的負責人明確指出,志願者登陸火星之後是無法再返回地球。
儘管如此,仍有20萬人參與報名。
多說一句,之所以登陸月球之後可以憑藉飛行器直接返回地球,是因為月球的質量較小,逃逸速度只有2.4千米/秒,再加上在地月系統內,地球引力仍舊是主導,所以飛船不需要非常強的動力,就可以擺脫月球的引力,返回地球。
總結
儘管登陸火星如此困難,但至今為止仍有很多國家把登陸火星作為下一階段的目標,這是因為火星是太陽系內環境和地球較為相似的星球,儘管火星沒有大氣層以及全球性磁場使得這裡不適宜生物生存,但科學家們仍舊想要探索火星、研究火星來為移民外星球做準備。
美國宇航局的研究員布雷特·德雷克說:目前仍將人類登錄火星作為未來的一項探索目標。甚至有科學家認為,火星是人類的希望。