自从找到火星,人类就梦想着有朝一日登上它。最近,人类离梦想又更迈近了一步:“火星探索”组织提出一个项目,计划在2030年左右将宇航员送上火星。
不久前,在该组织号召下,科学家、美国国家航空航天局(NASA)官员、私人航天公司代表和其他航天界成员齐聚华盛顿,参加名为“人在火星”的会谈。3天里,他们讨论了所有人类在前往火星的过程中可能遇到的挑战。
离开地球
跑步前总要先学会走路,想要深入探索太空,你需要先离开地球。
虽然50多年前我们就已将人类和航天探测器送入太空,但制作通向火星的载人飞船仍然艰难。现有的火箭无法携带如此重的大型航天器、宇航员、所有供给和燃料,挣脱引力离开地球表面。
最有可能的情况是,火箭通过数次飞行,将供给和飞行器部件散放在低地球轨道。而宇航员一点一点“拾取”它们,组装成新的飞行器,最终到达火星。
目前,太空中最大的人造设备是国际空间站,其总重量约4500吨,需要31架飞船完成运载。据美国国家航空航天局(NASA)计算,一架能带人类往返火星的飞行器会比空间站小,大概重1250吨。
供职于NASA太空中心月球与火星综合研究部的布雷特·德雷克透露,现有火箭需发射70~80次,才能组装一架可达火星的航天器。国际空间站历时10年才建成,组装火星飞行器也要花不少时间。
燃料存储
载人火星项目的原始物资中近80%将是推进剂。问题在于,存储如此大量的燃料十分困难。
当航天器处于近地球轨道时,将以每90分钟一圈的速度环绕地球,在一半时间里经历着酷热,而另一半时间又感受着寒冷。这种冷热交替会引起火箭燃料氢和氧的蒸发。危险的是,若不能定期通风,这些物质还很容易爆炸。
氢格外容易泄露,大约每月损失4%。如果需要在近地轨道停留一年,就将损失近一半的推进剂。这是昂贵的浪费,因为每向太空送入1公斤氢就需要1万美元。
登陆火星
稀薄的火星大气层使降落伞不能迅速打开,为了宇航员的安全,工程师希望增大航天器体积,以便其着陆速度降下来。
但实际情况是,火星大气层仅支持某种特定类型的火箭,这种火箭在没有足够的反向气流时不能成功着陆。也就是说,想在火星大规模降落物体,还需要科学家们发明新技术。
保证宇航员健康
“对复杂而精细的系统来说,太空可能是危险地方。而人类的身体或许是‘最复杂的系统’。”NASA医疗专家萨拉里说。讽刺的是,为地球上众多生命提供能源的太阳,在太空旅行中却是致命的。
一旦出了地球的保护性磁场,太阳辐射就将在宇航员体内累积,增加患癌风险。NASA近期在实验中得到的数据显示,类似太阳耀斑和高能粒子的大规模爆发,将致命程度的射线发射到了航天器上。这就是为什么私人载人火星计划“灵感火星”选择在2018年启动。那时太阳粒子活动相对较弱,不过银河系中的辐射却提高了,这仍然是极其危险的。
据计算,往返火星一次可能需要两年半时间。近期研究发现,长期处于零重力状态下不仅会使骨骼发生降解、肌肉萎缩,还会造成视觉神经肿胀。如果治疗不及时,到达火星的宇航员也许已经骨骼脆弱且失明,十分虚弱。
宇航员需要长期远离家人,忍受寂寞。在名为“火星500”的实验项目中,6个人在密封房间中被隔离了500天。监测结果显示,大部分实验参与者变得意志消沉,只有两人保持正常的精神状态。
保护地球和火星
地球是目前已知的唯一具有生命的地方,但由于外星存在生物的可能性,进行航天研究的国家一致同意并严格遵守着星球保护协定。当“阿波罗11号”飞船从月球返回时,NASA为确保不携带太空病毒,将宇航员们隔离了3个星期。
除了火星可能性存在危害人类的物种外,我们也在尽量避免另一种情况发生;人类将自身携带的细菌和真菌(每个人体细胞都包含10个微生物细胞)传播到火星上。现在,我们尚无能力阻止人类将“污染”泄露到火星,但未来的技术将尝试在保护人类远离火星危险影响的同时,也使火星免受人类“危害”。
应对沙尘
“完美太空发展”公司专门研发用于极端环境的生命支持系统,其首席工程师格兰特·安德森表示,火星表面的首要问题是沙尘。干旱的火星环境产生了大量沙尘,围绕火星表面飞扬了数十亿年。
人类遇到过的唯一类似情形,是“阿波罗项目”中,粗粝的月球土壤堵塞了航天器,并损害其基本功能。“我们花了1700万美元研究经费,试图解决沙尘问题,还是没有成功。”他遗憾地表示。
火星上的沙子是有毒的。探测器显示火星土壤中含高氯酸盐,可能引起甲状腺疾病。
此外,这些沙尘还可能包含致癌物质,使人类过敏或患上肺部疾病。载人火星计划需要了解火星将如何与人类栖息地的湿度相互作用,是否它可能像碱液或洗衣剂一样伤害人类的皮肤。
(来源:美国《连线》杂志 作者/亚当-曼 编译/温莎)