02.27 「火星」未來登陸火星,幾個焦點問題


「火星」未來登陸火星,幾個焦點問題

時至今日,距離人類登陸火星的預設的時間點只剩下不到10幾年時間了,依然還有很多的聲音——從事宇宙空間開發行業的人傾向於認為,人類嘗試在火星上建立基地之前,需要先在月球上進行試驗。他們表示,要將火星改造成為一個適宜人類居住的環境,困難太多了,目前我們還無法掌控和克服這些困難。事實上也是,關於登陸火星的展望確實伴隨著大量的挑戰。

所以,讓我們短暫地停頓一下,來大致看看幾個普遍被提及的問題。

問題-在長達9個月的漫長飛行過程中,一群處於極大壓力和十分有限的空間的宇航員能夠避免相互傷害嗎?

讓我們用另一個問題來回答這個問題:“二戰”期間柴油電力混動潛艇上的士兵之間曾經出現過的情況是不是能夠說明問題了?同時,我們已經在人類心理學方面積累了足夠多的知識,所以,挑選合適的人來執行火星任務已經不再是一個挑戰。在實踐中,我們已經非常善於挑選商業領袖、海軍海豹特遣隊員以及其他一些需要同時具備抗壓能力、決斷力和高智商等綜合特徵的特殊人才。安吉洛·維紐倫(Angelo Vermeulen)是一名空間系統研究者,他帶領著一組地表宇航員在夏威夷島進行了一項為期4個月的火星生存模擬實驗,他曾說:“問題的關鍵歸根結底其實就在於團隊成員的選擇。整個團隊的成員不僅要在技能上匹配,同時也需要心理相容(團隊成員在心理與行為上的彼此協調一致)。其實只要將一群人放在一起一個星期,並讓他們去完成一項挑戰性的任務,就可以看出這個團隊有沒有問題。如果有問題的話,通常很快就會顯現出來。沒有什麼可以保證一群人在一段漫長的時間內能夠相安無事,但在開始的時候我們應該組建一支能夠運作良好並且富有彈性的團隊。”

問題-會有人願意花費大約50億美元的成本登陸火星並再投入大約300億美元來建立一個小型基地嗎?

埃隆·馬斯克將大量資金投放於他所倡導的探索方向,已經用實際行動回答了這個問題。他曾經聲明,在公司所研發的火星登陸火箭升空以前,太空探索技術公司不會上市。屆時執行運載任務的火箭將比太空探索技術公司的下一代火箭——“變形獵鷹”火箭還要大。火箭發射日期預設在2015年年底或2016年年初,將會由27個引擎推動,第一級推進的力量就會是目前太空探索技術公司的“獵鷹9號”火箭的3倍以上。換句話來說,埃隆·馬斯克在確定可以登上火星之前,不會讓自己的公司置於股東的影響之下,因為股東們始終會以追求利潤為公司的首要目標。馬斯克承認,首次登陸的成本將十分高昂,他希望後續的登陸任務可以從那些想要登上火星的人身上融到主要資金。用馮·布勞恩的話來說,一趟火星旅行的費用還比不上“美國每一分鐘用掉的全年國防經費”。

問題-我們能否在登陸任務中充分考慮到各種安全因素,使成功率達到95%?

關於這個問題,我們可以問問剛剛在馬裡亞納海溝創造了世界潛水艇駕駛深度紀錄的電影導演和探險家詹姆斯·卡梅隆。他曾經說過,高風險機械的設計者只要對已經知曉的問題和風險進行了小心的處理和預防,那些看不見的、預料之外的問題通常也會被一併克服掉。

問題-長期處於零重力的環境中,宇航員的身體會不會垮掉?

這確實是一項大的挑戰,但馮·布勞恩關於將多個飛船連在一起並彼此環繞互相旋轉以製造重力的提議在火星旅行中是可行的。宇宙飛船可以被設計成輪子的形狀以旋轉產生出重力。同時我們也應記得,一趟火星旅行的時間只比一般宇航員在國際空間站停留的時間長約2個月。2015~2016年,美國的斯科特·凱利上尉(Scott Kelly)和俄羅斯宇航員米哈伊爾·科爾尼延科(Mikhail Kornienko)將在國際空間站度過一年時間,到那時我們將更加清楚長時間失重對人體的影響。整體來說,火星上的重力將是地心引力的三分之一多一點,科學家們推測,在這樣的重力下,人類只能勉強生存。與此同時,有最新的研究表明,很多物種都能以比我們的想象快得多的速度進行演變以適應新環境。火星社會的居民也許只需要經過幾十代人的繁衍就可以適應低重力的生存環境。

「火星」未來登陸火星,幾個焦點問題

問題-如果宇航員生病了怎麼辦?

對於這個問題,歷代征服高山和海洋的冒險家們在很早以前就知道,一個好辦法是讓一些受過急救訓練的人隨行。但獨自進行環球航海旅行的冒險家已經證明,大多數的問題都可以通過準備充分的醫藥箱和恰當的事先訓練得以解決。但星際旅行比航海冒險充滿更多的挑戰和不確定性,即使是十分健康的冒險者,依然可能會生病甚至是死亡。

問題-如何應對輻射的影響?

這還真是個難纏鬼。最嚴重的太陽輻射來自於太陽耀斑以及日冕物質拋射。我們沒有辦法消除太陽輻射和宇宙輻射,但我們可以在星際旅行飛行器上設計一些防輻射的緊急避險空間,以供宇航員在太陽耀斑這樣的事件期間使用。同時也要提供準確的警報,提示宇航員進入避險空間,直到輻射太陽耀斑等爆發結束。埃隆·馬斯克曾提議過一種由水屏蔽輻射的飛船,同時還有其他一些使輻射偏折或者吸收輻射的解決方案。但不可避免的,宇航員們在飛往火星的過程中可能會經歷遠遠超出地球上允許值範圍的高強度輻射。美國宇航局正在研究提高允許宇航員經受的輻射值限制,以使火星登陸計劃能夠符合操作規範。一旦到達火星,由於火星上的大氣非常稀薄,並且沒有磁層和範艾倫帶對輻射的阻擋作用,人類將幾乎只能待在掩體裡或者地下。

隨著宇宙飛船發展到真的可以實現火星登陸的程度,可能還會出現其他值得關注的重大問題,且必須不斷找到問題的答案。

「火星」未來登陸火星,幾個焦點問題

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