載人登陸火星需要大約6個月,如此漫長旅程會遭遇哪些致命威脅?

2021-01-15 宇宙認知論

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人類早就已經在謀求有朝一日能登陸火星,但火星之旅將持續6個月,這是在火星距離地球最近的情況下,是出發的最佳時間。地球和火星都圍繞太陽旋轉,但速度不同。每隔兩年,地球和火星都會轉到太陽的同一側,這也是他們之間距離最近的時候,用6個月就可以到達火星。如果地球與火星在太陽的兩側,那就不行了,至少現在還不行,除非等到能夠實現超越光速。

要讓人類飛往火星,我們需要開發新裝備,但不需要新技術,我們的技術已經能夠創造出我們所需要的。我們現在具備的去火星的條件比1961年甘迺迪總統啟動月球計劃時要成熟很多。我們都知道,在那之後8年,人類登上了月球。

這些新裝備包括戰神系列運載火箭,也就是能帶人類去月球,甚至更遠星球的新一代火箭。它的大小與大名鼎鼎的土星5號月球火箭相似,有36層樓那麼高。土星5號是目前使用過的推力最強大的運載火箭,它可以將53噸貨物送到月球軌道。而升級後的戰神系列火箭每次去月球時,則可以多運載22噸貨物。如果我們能夠造出非常強大的運載火箭,那麼運動同樣多的貨物到火星就能減少發射次數,這對於我們的火星探索計劃來說至關重要。

獵戶座載人飛船也是新裝備之一,它的太空艙比阿波羅飛船的太空艙大2.5倍,被送入太空後,它會與月球登錄器對接。太空人乘坐登錄器飛往月球後,飛船會在月球軌道中自動運行,任務結束後,飛船與登錄器再次對接將太空人送回地球,這座飛船的大部分設備都將來自空間站。

1997年,太空人傑瑞-林恩格在和平號空間站執行了長達5個月的任務,這幾乎是去一趟火星的時間。在執行任務的過程中,林恩格克服了重重困難,包括一場發生在太空飛行器上的嚴重火災。火災是由化學物質洩漏引發的,持續了90秒。如果說有人知道如何操作火星飛船上的設備,包括那些救生系統,那麼這個人非他莫屬。

我們對地球上的很多事物並不太重視,比如陽光和周圍的新鮮空氣,可在太空裡,這些都要你自己製造,那裡的生態系統是封閉的,你得循環利用很多東西。比如說我們會用小漏鬥或者吸液裝置把尿液收集起來,把它們轉化成水,然後把水轉化成氧氣,這樣我們就可以在空間站裡呼吸這些自製的氧氣了。

新設備將利用綠色能源不會在火星造成環境汙染,這種飛行器的主要能源是太陽能,人們就是利用這種飛行器飛往月球的。由於火星距離地球較遠,尋找其他能源勢在必行。在火星上,太陽光的強度只有地球上的一半,所以太陽能板的作用就沒那麼大了。我們需要認真考慮在這些宇宙飛船上如何使用核能了。

事實上,人類的確在認真考慮如何在月球表面利用核能產生長期的能量,這樣就不必擔心在月球上沒有陽光的黑暗時期如何獲取能源,也不用再攜帶很多電池來儲存能源了。當然,即便有了這些新設備,人類的火星之旅仍然充滿變數,而且危機四伏。

太空人要面對的一個致命危險就是長時間的失重。失去了一直以來的負重,人體骨骼會開始退化,磷酸鈣會流失,而磷酸鈣對維持骨骼的硬度至關重要。骨細胞的數量也將減少。一天24個小時,太空人都漂浮在半空,身體結構會迅速適應新環境。

為了對抗身體的這種不利變化,太空人每天要做兩個小時的跑步訓練。儘管如此,當太空人回到地球時,身體強度只有過去的65%,很多肌肉出現萎縮,臀部和脊椎下部的骨骼退化了14%。在太空,骨骼中的鈣質會逐漸流失,對於長期的飛行來說,這可能是個致命的問題。當宇宙員回到地球後,需要通過高強度的體能訓練才能逐漸把骨骼的損耗從14%降到2%。長期完全失重所帶來的骨骼流失問題如果不能解決,別說移民火星,就連能否登陸還是個未知數。但科學研究從未停止。很多人提出了人工重力,也就是讓飛船不斷地自轉,產生重力,給骨骼增加一定的壓力。因為在完全失重的情況下,骨骼是沒有任何壓力的,它會以每個月2%的速度退化和流失,這會是個大問題。

如果想讓太空人健康的到達火星,那麼他們必須在飛行中一直保持健康。沒有人曾經建造過一個可以旋轉的飛船,大家都不想做第一個吃螃蟹的人。但很多人相信這種能製造人工重力的飛船會成功帶我們去火星。

火星之旅還有一個潛在的危險,那就是太陽風暴。太陽發射出的高速粒子流可以輕而易舉的把毫無防護的太空人幹掉。所以在技術上,我們還需要發明一個能抵抗太陽風暴和輻射的裝備。最簡單的方法可能就是一個防暴艙。如果能預先知道太陽風暴到來的時間,比如說利用導航衛星來進行準備的預測,這樣我們就能及時躲進防暴艙,等風暴過後再出來。在火星上也可以這樣做,風暴預警發出後,我們就可以躲進一個防暴屋之類的地方。

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