人類登陸火星需要什麼?

2021-01-15 科學好奇者

火星一直對人類有著特殊的魅力。它在夜空中的淡紅色與戰爭和破壞有著強烈的聯繫,而天文學家長期以來一直在推測那裡可能存在生命的可能性,要麼是現在,要麼是過去的某個時候。從地球上的望遠鏡觀察,它的特徵引發了各種各樣的關於這顆行星以及人類可能在那裡遇到什麼的猜測。

在20世紀60年代的太空競賽中,蘇聯和美國都將火星作為早期的探索目標。1963年6月,蘇聯的著陸器第一次登上火星,但他們的舉動幾乎沒有獲得科學回報。美國首個飛越火星的探測器拍攝的照片顯示,火星表面坑坑窪窪,酷似月球,粉碎了許多人對火星上可能存在智能生命的希望。隨後的任務集中在尋找水,這是地球上生命存在的一個關鍵要素,作為一個可能的指標,表明地球上可能已經進化出了簡單的生命。

現在,許多國家都宣布他們打算在未來進行人類的火星探險。雖然在我們最終看到太空探險者行走在這顆紅色星球上可能還需要許多年,但大多數科學家現在預計這樣的探險最終會實現。

把人類送到火星是一個重大的挑戰,但它仍然是一個潛在的非常有益的成就。所需要的只是一個航天國家或國家聯盟作出政治決定,花費完成這項任務所需的資源。到目前為止制定的大多數計劃都太大、太複雜、太昂貴,難以實施。然而,一些研究建議精簡操作,預算可能在大約2500億美元之內,這大約是國際空間站建造和維護的成本。這一計劃最早可能在本世紀30年代付諸實施。

例如,一項「以土地為生」的提議,使用火星上的資源,可能會大大簡化勘探計劃。第一批到達火星的人類很可能從火星環境中提取燃料和消耗品。這樣的任務需要兩年多的時間才能飛到火星,在火星表面工作,然後返回地球。到達火星需要一輛車,一個帶有科學實驗室和棲息地的著陸器,一個在地表發電的發電廠,一個有能力生產推進劑的工廠,最重要的一點是有一個離開火星返回地球的工具。

火星上的燃料可以從主要由二氧化碳組成的當地大氣中製造出來。這些氣體將被泵入製造廠的反應室,在那裡與液態氫混合併加熱。19世紀,法國化學家保羅·薩巴蒂爾(Paul Sabatier, 1854-1941)發現了這種合成過程,產生甲烷和水。這些甲烷將通過一個低溫冷卻器被泵出,冷卻後會變成液態,可以儲存起來用作火箭燃料。產生的水可以被泵入電解裝置,電極將其分離成氫和氧。

到達後,人類需要部署一個可充氣的溫室來種植食物。使用自動漫火星車,太空人可以開始探索周圍的地形。他們將在棲息地模塊中建立的小實驗室中收集巖石樣本進行分析。他們也可以鑽到火星的地下,尋找水和任何可能存在的地下生命。他們甚至可以尋找化石,並試圖證實火星軌道衛星探測到的更多自然資源的存在。一旦他們在火星上停留的時間結束,他們將進行110天的返回地球之旅。

實施這樣一個任務所面臨的技術問題是相當大的。太空人將會受到兩種類型的輻射:來自星系的輻射以及太陽耀斑發出的輻射。快速的過境時間是抵禦銀河系輻射的最佳保障,就像火星上的大氣層一樣。另一方面,太陽耀斑可能是致命的,尤其是在沒有保護的太空裡。工程師們可能會選擇用水來保護太空人,使用一個圓形的水箱,太空人們可以躲到裡面,直到太陽風暴消退。

在搭載太空人前往火星的宇宙飛船上,可能還需要維持一定的人工重力,以幫助減少長時間暴露在低重力環境中的生物醫學問題。這可以通過使用旋轉工具來創造人造重力來實現。

大多數科學和技術挑戰可以通過充足的資金來克服。人類火星任務的主要障礙仍然是成本。2017年,美國政府宣布,將打算重新引導美國宇航局(NASA)重返月球,並在人類登陸火星之前建立一個月球基地。這可能會推動火星登陸在未來10年或更長時間實現,也可能會激勵其他各國在國家或國際火星任務中發揮領導作用。在本世紀30年代將人類送上火星是可以實現的,但前提是我們願意花足夠的錢克服所有的障礙。

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    但是登陸火星與月球是完全不同的,難度也很大,由於月球的質量比較小,質量大約是地球的八十一分之一,因此它的引力也很小,只有地球的六分之一,所以登陸月球只需要一般的推力就可以了,並且在返回的時候可是火星並不是地球的衛星,它是一顆獨立的天體,質量為地球的11%,表面重力約為地球的2/5,雖然火星沒有地球那麼重,但是火星的引力比月球要大得多,而且火星距離地球也比較遠,所以如果人類要登陸火星的話,那麼宇宙飛船則需要更大的推力,更多的燃料。
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    準確的說火星發現液態水會加速人類登陸火星的計劃,但非可不可以登陸火星的依據,因為登陸火星的技術跟火星有沒有水並沒有關係。火星與月球,哪個跟難一些?而月球無大氣則沒有這個壓力,但有一個事情我們必須要了解,我們從月面發射到月球軌道需要多少燃料,那麼從月球軌道返回月面時也要多少燃料,沒有大氣層消耗,必須要燃料來減速。因此登陸月球的燃料是「雙份」的!
  • 人類要在2033年登陸火星沒那麼簡單,起碼還需要這四點進步!
    近日,NASA公布了火星上的日出日落照片,源於其先進的探測器「洞察號」在火星表面所拍。美國已經在火星上成功登陸了好幾個探測器,而且分工不同,成功的收集了諸多火星數據,對於他們計劃的2033年載人登陸火星計劃將提供極大幫助。
  • 人類想要登陸火星到底有多難?限制因素實在太多了
    其實火星距離地球相對來說是比較近的,但大家也注意我剛才所說的是相對來說。如果大家不能理解的話,想必你看看火星漫遊者登陸火星需要多長時間就能明白了,一般而言至少需要6個月,有時也需要300多天。,如果近的話大概是在5000多萬公裡,如果遠的話也是可以達到4億多公裡的,並且兩者相距比較近的情況是比較少見的,大概是需要15年的,所以如果要登陸火星的話,可能不僅僅需要高超的技術,還需要一個非常好的機遇。
  • 人類登月過去幾十年,為什麼還沒有登陸火星?原來難點在這裡
    按照五十年前人類的科技水平,人類想要去火星需要將近一年的時間,就算是現在人類去火星也需要八個月之久,雖然人類現在還不能登陸火星,但是這麼多年人類也不是什麼也不做,美國NASA先後多次發射火星探測器,並且還有火星探測車成功登陸火星,為我們帶來第一手的火星資料。
  • 人類登陸火星有哪些難題?
    4,科學家最近發現,火星上發現了第一個液態水湖,也就是有水的存在。這些因素對於生命的存在是必須的,是必要條件但不是充分條件,許多其他不利的因素扼殺了這種可能。首先,火星大氣壓太小,是地球上的1%,如果人在這麼小的壓強下,人就會脹開,如果人登陸火星,就必須穿特製的太空衣來控制壓強,在電影《火星救援》中,主人公進出火星基地都要經過一個艙,目的就是平衡壓強。