其實(shí)按照現(xiàn)有的技術(shù)來說,我們前往火星雖然花費(fèi)巨大,但是在技術(shù)上是沒有難度的。可是現(xiàn)在的困難不是去火星,而是返回地球。載人登陸火星后,就再也不能回來了,你還愿意去火星嗎?
隨著科學(xué)的發(fā)展,我們?cè)诤教祛I(lǐng)域的成就很多,更大推力的火箭,更精密可靠的控制系統(tǒng),這些我們必須承認(rèn)。但是即使到了今天,我們依舊不能逃避一個(gè)老問題:重力與能源的束縛,我們想獲得更大的推力,就要用更多的燃料,想要更多的燃料就會(huì)讓飛船越重。
在這種情況下,單程飛行往往很簡單,返程飛行卻無比艱難。雖然上世紀(jì)我們就實(shí)現(xiàn)了往返月球的壯舉,但是到今天,我們依舊沒辦法往返火星,這其中面臨很多困難,主要就是這幾個(gè)方面。
1.火星的重力更大
月球的重力只有地球的1/6左右,而火星的重力是月球的兩倍。這意味著在月球上是10牛頓的物體放在火星表面就是20牛頓了。同樣的質(zhì)量,返回時(shí),火星上需要的推力卻要增加數(shù)倍。
2.火星上有稀薄的空氣
月球表面是接近真空的狀態(tài),飛船起降不用考慮空氣阻力的存在,而火星表面稀薄的空氣卻會(huì)讓加速變得困難,速度越大,空氣阻力越大。
根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù),科學(xué)家們對(duì)月球返回成本和火星返回成本進(jìn)行了對(duì)比分析。
從月球發(fā)射1kg物質(zhì)到達(dá)地球,需要在地球上提前攜帶632kg的物質(zhì)作為準(zhǔn)備。而多攜帶632kg就意味著起飛時(shí)又要帶更多的燃料。這個(gè)成本實(shí)在是讓人絕望,全世界最富有的美國都不敢多玩。而這個(gè)在火星上進(jìn)行這個(gè)操作,成本會(huì)立刻增加10倍。沒有任何國家能這么玩。
有人想了一個(gè)“聰明”的辦法,在火星建立燃料庫,利用火星資源建造發(fā)射基地。但是要知道這有一個(gè)前提,前期的工業(yè)設(shè)備需要在地球上生產(chǎn)后帶到火星上。但是這更加科幻了,將火星上的資源轉(zhuǎn)化為航天用途所付出的成本無異于重建人類工業(yè)史,這完全是現(xiàn)階段的人類不敢想的事。這個(gè)想法雖然很好,但是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類的能力。
3.火星距離地球更加遙遠(yuǎn)
我們知道地球和月球之間的距離約為38萬公里,而火星在近地點(diǎn)時(shí)與地球的距離都超過5500萬公里,遠(yuǎn)地點(diǎn)更是超過4億公里,這還是直線距離。
實(shí)際路程更是遙遠(yuǎn),以阿波羅計(jì)劃為例,去一次月球大概是3天。而根據(jù)霍曼轉(zhuǎn)移軌道原理,如果沒有極高的速度,從地球到火星的最短路徑實(shí)際上是5.93億公里,即比月球旅行長了1543倍。所以每次去火星時(shí)在路上都要花上大半年,比如好奇號(hào)登陸火星就用了接近9個(gè)月(2011-11-26~2012-8-6)。
4.火箭的功率有限
發(fā)射的時(shí)候,我們需要大量的燃料才能進(jìn)行加速,直到超過第一宇宙速度才可以脫離地球的引力約束,這個(gè)過程中我們需要攜帶一臺(tái)巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)和足夠多的燃料。但是在到達(dá)火星后,我們進(jìn)入火星地表需要減速。由于大氣稀薄,常規(guī)的減速手段幾乎沒啥用,我們只能通過發(fā)動(dòng)機(jī)反向噴射才能夠減速,而這幾乎需要與起飛加速過程等量的燃料。
科學(xué)家在研究一種新的推進(jìn)方式,比如可以讓飛船擁有核引擎或者使用電磁推動(dòng),更科幻的是直接建造軌道工廠,在太空中建造飛船,但是我們現(xiàn)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到。
5.途中的物質(zhì)消耗
按照現(xiàn)有的速度去火星,我們需要大概8-9個(gè)月,可以參考好奇號(hào)。載人登陸和好奇號(hào)不一樣,好奇號(hào)不需要吃喝拉撒,而人類需要。如今我們還沒有冷藏技術(shù),能夠讓人類進(jìn)入休眠狀態(tài),這意味著路上的8個(gè)月中,人要一直醒著,一直消耗物質(zhì)。再加上維持人體生命的各種保障系統(tǒng),這會(huì)讓飛船的荷載變得更大。
火星載人計(jì)劃
其實(shí)人類不是沒有嘗試過載人登陸火星,但是現(xiàn)實(shí)卻像一個(gè)巴掌讓人類知道自己真的還不行。
2009年NASA一份名叫“嚴(yán)峻的人類火星任務(wù)”的報(bào)告數(shù)據(jù)顯示了載人登陸火星的難度。報(bào)告指出,想要將4名宇航員送上火星后再返回首先就需要在低地球軌道上組裝多個(gè)硬件和燃料的有效載荷,而要發(fā)射這些荷載到軌道需要戰(zhàn)勝五號(hào)發(fā)射13次(戰(zhàn)神五號(hào)比土星五號(hào)推力更強(qiáng),土星五號(hào)曾用于載人登月,而整個(gè)載人登月阿波羅計(jì)劃過程中,土星五號(hào)的發(fā)射次數(shù)才不過13次)。
不僅如此,一些精密的設(shè)備,燃料,補(bǔ)給和4名宇航員進(jìn)入地球軌道還需要4次普通發(fā)射。
做好了這些準(zhǔn)備工作,才能夠出發(fā),但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束,到達(dá)火星后,部分儀器(包括一艘能夠帶一名宇航員返回火星軌道的精巧返回艙)會(huì)降落到火星地表,一位宇航員火星登陸,另外三位宇航員作為后勤人員在火星軌道上等待。最后,完成任務(wù)的宇航員丟掉所有不用的儀器,利用返回艙返回火星軌道上的大本營。
這些成本以現(xiàn)在世界的生產(chǎn)力,在和平時(shí)期幾乎是沒有任何國家能夠一口氣拿出來的,否則整個(gè)國家都要倒退。
現(xiàn)在的火星探測只能是無人單程,但是隨著科技的進(jìn)步,未來火星登陸一定會(huì)實(shí)現(xiàn),現(xiàn)在真的太難了。對(duì)此你怎么看呢
進(jìn)入太空時(shí)代以來,人類文明的發(fā)展速度實(shí)在是不容小覷,我們從越來越多的方面了解到宇宙的廣闊與復(fù)雜,也試圖找到下一個(gè)宜居家園,與地球有眾多相似點(diǎn)的火星就是目前人類最重要的目標(biāo)星球之一。
科學(xué)家們認(rèn)為,人類對(duì)火星的重視程度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了月球,因?yàn)檫@里與地球有較高的相似度。加上,星球之間的距離合適,在未來幾年內(nèi),我們就有望實(shí)現(xiàn)登陸火星的夢(mèng)想。
這聽起來十分令人振奮,面對(duì)一個(gè)全新的星球,一個(gè)只有探測器活動(dòng)的區(qū)域,人類將迎來全新的時(shí)代。尤其是想到不久的將來,我們還有望在此建立高級(jí)的太空基地,人類在太陽系的活動(dòng)范圍因此得到前所未有的擴(kuò)展。
然而,也有觀點(diǎn)認(rèn)為,雖然我們現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以幫助宇航員們實(shí)現(xiàn)登陸火星的目標(biāo),但是在返航的問題上,仍然面臨著技術(shù)上的瓶頸。
這也就意味著,單程飛行的難度比往返飛行的難度要小很多,因?yàn)槟壳叭祟愔圃斓目苫厥诊w船技術(shù)并不算十分成熟,想要在保障宇航員安全的情況下最大程度地利用相關(guān)資源,這種可能性微乎其微。
與此同時(shí),火星的重力是月球的兩倍,同樣質(zhì)量的飛行器,想要在火星表面起飛,需要的推力就要增加數(shù)倍。而火星表面的空氣十分稀薄,對(duì)飛行器的運(yùn)行來說將會(huì)帶來巨大的阻力。
除此之外,火星與地球的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地月距離,這同樣意味著人類需要更多的燃料支持漫長的飛行,如果中途需要加速的話,也得考慮燃料的儲(chǔ)備問題。這樣一來,整個(gè)往返飛行所用的燃料已經(jīng)超過了人類的想象,對(duì)相關(guān)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來說是一個(gè)巨大的瓶頸。
當(dāng)然,也有說法認(rèn)為,我們可以在火星表面建造燃料庫,這種方式將為人類往返火星提供更加充足的能源供應(yīng),卻依然難以實(shí)現(xiàn)。
科學(xué)家們認(rèn)為,目前很多想法仍然有些科幻色彩,現(xiàn)階段的人類只能在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)火星探索之旅進(jìn)行規(guī)劃。并且我們還需要盡可能地保證宇航員們的身心健康,所以在未來一段時(shí)間內(nèi),火星探索仍然需要無數(shù)科學(xué)家不斷努力。
往返火星未必是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想,一切目標(biāo)都有可能實(shí)現(xiàn),只要我們不輕易放棄,總有一天能夠順利在火星與地球之間自由往返。
成功登陸火星的宇航員,為什么無法從火星返回地球?
一般情況下來說,如果未來宇航員登陸火星導(dǎo)致無法返回的話,我們也只能選擇流浪在宇宙之中,或者說在火星上扎根生存,這都是有可能的,或者說向地球求救之后,再選擇與地球和其他宇航員對(duì)接,幫助他們返回地球,總來說宇航員在無法返回的時(shí)候,也會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)這種情況。
如果要在登陸火星的過程中,導(dǎo)致一些技術(shù)上的問題或者說發(fā)生了一些意外導(dǎo)致無法返回,那么這個(gè)時(shí)候宇航員只能選擇在太空中流浪,甚至也只能淪落為太空垃圾。
這對(duì)于我們來說,現(xiàn)在可以發(fā)現(xiàn)人認(rèn)為火星和地球上的地表結(jié)構(gòu)其實(shí)還相似的,正因?yàn)槿绱嘶鹦且彩怯幸欢ǖ纳婊畹目赡埽赡艿恼驗(yàn)榛夭蝗チ耍詈絾T在登火星之后也可能選擇在火星扎根生存,這也是在理論上可以實(shí)現(xiàn)的。
就對(duì)我們來說,未來宇航員如果在登陸火星之后無法返回,也可以向地球發(fā)出求救,那么這個(gè)時(shí)候地球會(huì)派出一定的宇航員來實(shí)現(xiàn)對(duì)接,幫助他們更好的返回地球,所以說向地球求救也是最明智的選擇。
總體來說要具體問題具體分析,一方面如果未來宇航員去了登陸火星之后,那么也會(huì)選擇在火星家庭生存,這在云上也可以實(shí)現(xiàn),另一方面如果在反回的過程中出現(xiàn)意外的話,那么也只能淪為太空垃圾,在宇宙中飄蕩,或者說在地球發(fā)出求救信號(hào)之后,地球派出宇航員實(shí)現(xiàn)軌道對(duì)接,幫助更好的返回地球。
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