03.02 把人送上火星,究竟難在哪裡?

開心菓仔


火星雖然距離地球較近,但是這個近也是相對而言的,你看看每一次火星探測器需要多長時間登陸火星就知道了,通常而言火星探測器都需要至少6個月的時間才能夠順利登陸火星,多的時候需要300多天。

由於火星與地球的相對位置是一直都在變的,所以火星與地球的距離有遠有近,近的時候5000多萬公里,遠的時候超過4億公里,而且火星與地球的最短距離大約15年才出現一次,所以要想成功登陸火星需要的不僅僅是技術的問題,還需要天時。下面我就幾個主要的技術問題來做一下討論:

困難一:資金問題

別跟我說美國有錢所以人家就可以不在乎了嗎?據統計,NASA進行一次火星登陸至少需要5000萬美元,而“好奇號”火星探測器探索火星這一項目總共的投資達到了26億美元!這還只是火星探測器呢,更別說是將宇航員送上火星了,這個花費不知又要在這個基礎上翻多少倍。所以說,目前人類也沒有能力將宇航員送上火星,更別說是探索或者是改造火星了,所以還需要繼續發展科技從而減少人類登錄火星的成本。

困難二:宇航員的返回問題

將宇航員送上火星畢竟又不像投放火星探測器那樣只要放上去了而不用考慮返回的問題。可以說,目前宇航員想要到達火星也不是不可以實現的,關鍵在於從火星上安全返回地球那就很難了,因為火星是一個真正的行星,不是像月球一樣是一個衛星,火星表面的重力加速度差不多地球的一半,不像月球只有地球的六分之一,可見火星的逃逸速度也是很大的,要想從火星上逃離,速度必須達到5.03千米每秒,如果沒有火箭發射助推,單純地依靠著陸器上的發動機我想這是不可能的吧。

困難三:火星的環境問題怎麼克服

火星的大氣密度只有地球的1%,非常乾燥,溫度低,表面平均溫度零下55℃,晝夜溫差上百℃,水和二氧化碳易凍結。這就給宇航員的探索帶來極大的不便,補給問題該怎麼辦,況且,宇航員能夠做的事比機器要少,因為如果是人去的話,能夠攜帶的機器會少很多,所以讓人類登陸火星去探索遠遠沒有用機器探索來的划算。

除了以上的幾個困難之外,還有很多很多的問題等待我們去解決,不過隨著技術的發展,我相信總會有一天人類會成功登陸火星的!


鏡像科普


人類離開地球,只是時間問題。載人登陸火星,目前的確還存在很多難題。那麼,這些難度究竟有哪些?展開來談談。

動力引擎難題

我們先來了解下火星離我們有多遠?由於天體都有自己的運行軌跡,當火星與地球處於同一直線軌跡的距離約為5560萬千米。按美國“勇氣”號(Spirit)的速度飛往火星,需要約210天。如果按照人類所掌握的最快速度17Km/s前往火星,只需要幾十天就可以抵達。但是,這種使用燃料的航天推進器,速度雖快,需攜帶超重燃料昇天,才夠星際飛行。目前,還沒有一款火箭動力能夠將如此重的飛船載體飛離地球軌道。因此,如今前往火星,只有輕裝的探測器。


要想實現快速前往火星,我們人類必須要能夠在太空空間站裝配完成其它推進引擎系統,比如中國在天宮號上面測試完成的電磁引擎。第一步,在地球表面採用常規的火箭系統,將飛船和引擎分批次送往空間站;第二步,在空間站將飛船動力,更換為電磁引擎或其它引擎,然後完成測試,再前往火星。

生命保障難題

擁有快速送宇航員前往火星的動力,接下來就是生命保障系統。如何讓宇航員能夠在火星生存得下去?需要解決輻射難題。按照當前的飛行速度前往火星,宇航員將面臨來自太空中的各類輻射,它將會修改人體的DNA,會使人變異。如果動力引擎能夠實現幾周內抵達火星,太空輻射對宇航員的傷害可以省略。但是,火星內部的輻射量為每天20-25毫拉,是地球核電工廠工人標準量的兩倍。如果要將人類送往火星,面對這些問題,首先得建造具有吸收放射性隔離保護區,當各類輻射來臨時,能夠保護宇航員,免受傷害。

火星環境難題

去火星,當然不是為了玩,首先就是展開科研實驗。但是,這一切離不開電子儀器設備。火星擁有季節性沙塵暴,它能產生8000V的靜電。如果沒有什麼保護措施,抵達火星表面的所有電子產品都會瞬間冒煙,更別指望發電設備能夠運轉。而火星大氣都是二氧化碳,表面沒有水。登陸火星,宇航員帶足夠的水與氧氣顯然不實際。因此,只能借用火星上面的CO2和H2進行轉換活得生活所需的氧與水。但這些都需要電的參與,不然一切都只是計劃。

除此外,人類登陸火星的成功率只有75%,要想返回成功率更低。因此,人類沒有達到一定科學技術級別,登陸火星是冒著巨大的危險。鑑於難度,我們人類航天局的科學家們,已改變策略,將會率先採用智能機器人去冒險登陸,待一切基礎完善,才會派宇航員前往。


汽航島


登陸火星沒那麼難,難的是地球到火星至少5500萬公里的距離,全世界現有的所有火箭都不能承擔這麼長距離的載人運載任務。

單單說登陸火星,不說來回的路程,按現在的技術是比較容易實現的,美國、中國、俄羅斯、日本、印度、歐盟/英國都發射過月球登陸探測器。美國和歐盟已經發射過幾個火星登樓探測器,美國的好奇號探測器已經在火星獲得了大量的數據資料,使人類對火星的瞭解程度越來越高。探測器登陸技術與載人登陸技術差別不是太大,只要能保證在登陸的時候,飛船的震盪、撞擊在人和設備的承受能力之下,採用適當的減速手段,就能實現登陸。

但活生生的人與機器人可不一樣,機器人只需要有電就行,不會孤獨寂寞、也不會餓死。而人不行3天不喝水、1周不吃飯就要掛掉。現在的飛行器,從地球飛到火星需要差不多半年,飛船至少要攜帶來回1年的食物和能源,因為不知道可能面臨的問題,所攜帶的物資還得有更大的富餘量。這就對飛船的運載能力有很大的要求,可用空間也需要更大,全世界現有的運載火箭都無法承擔。

現在各個航天大國都在研製自己的大推力運載火箭,我國在研製長征9號為了登月做準備,預計近地軌道運載能力能達到120噸左右,美國在研製SLS發射系統,運載能力預計可達到人類歷史之最的165到180噸,可以承當更高難度的火箭發射任務。目前也有設想,預先發射製造燃料和食物的設備,在火星上捕捉季節性波動的甲烷生產燃料,用機器人種地生產食物,不過這也是一項大工程。


來看世界呀


俗話說:心急吃不了熱豆腐。

相信絕大多數中國人都懂的,所以目前只不過是對火星感到好奇,真正心急火燎的想移民定居到火星的人很少。

如果問願不願意去發展科技,積累技術,為將來的某天向火星進軍,不知道別人怎樣認為,但個人認為“值”,而且是無論多大投資,都“值”。

那麼登陸火星還有什麼困難呢?首先是人類的犧牲精神,每個人都有追求安全的人身基本權利,即使條件成熟,對未知事物的畏懼肯定控制著人不敢不能邁出這一步,比如就是身邊的獻血、捐骨髓等等,都沒有危險,但仍有太多的人不敢做,何況讓他走到另一個世界。

技術限制,雖然目前能向宇宙發射衛星,飛船,還僅僅是低質量的無生命的科技工具,而且成功率還不多理想。要想把科技工具變成成熟的交通工具,還有很長的路要走。

火星生存環境限制,就目前能確定的火星生存環境,對人類來說,可以和地獄劃等號了,那麼實際的生存環境肯定更惡劣,何況,火星只能算是落腳的平臺,所有的生存條件都必須自備。沒有充足的準備,是不會輕易冒險的。

最後再說一個明顯的因素,我們知道,韓國搶功的本領超強,沒有人會自己做到後,然後被韓國搶去了,甚至不由自主的被韓國國籍了。 所以地球人都明白,這事就先讓韓國去做好了,免得爭的傷和氣。只是不知道韓國啥時候去火星呢?


詩人的眼睛83314


為何人類對於登上火星情有獨鍾?

無論是現實場景還是美國好萊塢科幻大片中的逼真呈現,我們人類對於火星似乎有一種說不出的感覺!雖然目前還沒有任何地球上登上過火星,但是對於征服火星的渴望卻極為迫切!

首先我認為這可能是近些年來地球上的自然災害頻發,而且不斷地有預言地球提前進入冰河時期,太陽風暴席捲地球等等,讓很多人急於找一個能夠延續種子的地方!

再者就是自從上一次人類登月以來,過了將近50年的時間,人類就一直侷限於地球軌道以內活動!科技的發展更是讓很多人迫不及待,一覽火星光彩的畫面時不時浮現在眼前,所以也讓很多人充滿了無限好奇與遐想!



我認為這是大多數普通人對於登上火星的主要考慮與想象!但是也不排除比如勘測新資源,科研探究等等科學活動的因素的存在!



那麼人類登上火星究竟有多難呢?

無論從哪個角度去分析,載人登上火星的計劃都面臨極大風險和考驗!以下幾點,是我個人認為的主要難點!

1.豐富的知識積累

比如對火星環境的瞭解,面對突發情況的處理,甚至有沒有做好有去無回的思想準備等等!這些都要通過後期大量的訓練來積累經驗和豐富大腦認知!

2.堅實的技術儲備

有沒良好的技術作為鋪墊,那麼登上火星的計劃只會淪落為短時間的炮灰!也沒有人願意打沒準備的仗!我們人類不單止要登上火星,而且要從火星上回來,不然一切迴歸於零!所以很多國家,哪怕是超級大國都不敢輕易行動!



3.專業的人才隊伍

登上火星是一項人員耗資龐大的項目,沒有充足的技術人員作後面支持,那麼太空的飛船就好比斷了線的風箏一般!所以建設強大的人才隊伍也是非常關鍵的一部分!

4.政治環境與民意

這種主要發生在資本主義國家,政治環境不理想,民意不支持就無法實施這項耗資巨大的計劃!而且據瞭解,登上火星的計劃成功率為70%!民眾願不願意買單這也是資本主義國家的必須考慮的問題!

我個人認為主要是以上幾點問題,如果大家有其它看法,可以在下方留言區留言!





關於火星的科普知識:

  • 火星是太陽系內八大行星之一,是太陽系中由內到外第四顆行星!
  • 火星有兩顆天然衛星,分別是火衛一和火衛二!
  • 火星的直徑越是地球的一半,體積為地球的15%,質量為11%!



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科學無處不在


把人類送上火星十分困難,最大的難點在於火星離我們還是太遠了。如果究其根本原因,最主要還是缺乏資金投入,因為載人火星任務真的非常燒錢。

火星最靠近地球時,也遠在5460萬公里之外,這是地月平均距離的140多倍。隨著地球和火星的公轉,它們每隔大約26個月的時間會互相靠近一次,所以載人火星任務需要選擇好發射窗口。按照最快的方式往返火星,所需的時間將要達到8.2個月,但這需要巨大的能量。如果快一點的話,往返也要400多天。如果採用最經濟的方法,通過霍曼轉移軌道飛向火星,則一趟的時間是9個月。然後需要在火星上等1.4年的時間,才能再次等到發射窗口,而返回地球又要9個月的時間。因此,這種方法需要將近3年的時間。這麼漫長的飛行,需要解決很多問題:食物、水、輻射等等。

近地軌道的載人航天活動本來就是高危活動,更可況是飛到那麼遠的火星。迄今為止,已經有數十名宇航員在近地軌道的載人航天活動中犧牲。而將近三分之二的無人火星探測任務都失敗了,成功率只有大約三成。因此,飛向火星的宇航員將面臨巨大的風險。

目前,只有NASA和SpaceX兩個機構有計劃把人類送上火星,時間大概是21世紀30年代,也就是十幾年之後。但載人火星任務需要巨大的資金投入,估計成本在5000億美元,摺合人民幣3.4萬億元,這是當年阿波羅登月計劃耗資的5倍。如果資金能夠到位,載人登陸火星完全可以實現。但問題是,現在去火星不能在短期內取得顯著的經濟或者其他回報,這才是人類遲遲不去火星的根本原因。


火星一號


人類登上月球已經快50年了,從登月之後人類雖然一直都有登陸火星的計劃,但至今卻沒有成行,預估在未來十年之中,人類登陸火星的希望還是十分渺茫,那麼為什麼至今沒有登陸火星呢?登陸火星到底難在哪裡?


從大的方面來說,原因主要有三個方面,分別是技術要求高,資金耗費大,沒有實用價值。

先說技術要求高,登陸火星和登月還是很不一樣的,火星距離地球要比月球遠得多,月球距離地球的平均距離為38萬公里,但是火星距離最近的時候也有5500萬公里,最遠的時候卻達3.7億公里,人類登陸火星,即便在火星距離地球比較近的時候,光去一趟的旅程就需要耗費數月的時間,在火星上考察時通常還要等到下一次火星和地球距離比較近的時候返回,這樣一去一回就是曠時日久,時間是按年來計算的,不像登陸月球幾天就可以。


那麼這樣的話想登陸火星技術上要求也是很高的,主要體現在兩個方面,就是耗能高、裝備多。

耗能高就是要想把火星飛船和宇航員發射到火星軌道上,需要極大推力的火箭,而且來回都需要消耗大量燃料,裝備多就是非常需要攜帶很多的東西,比如各種探測器,火星降落設備,返回設備,宇航員生活設備等,比空間站所需要的東西太多,要做到這些甚至需要先將太空飛船、返回設備、大量燃料以及宇航員所需要的東西運送到地球附近的太空中,組裝好之後再用自帶的發動機加速,之後利用地球引力彈弓效應發往火星,但是旅途中也需要耗費很大的能量。


雖然美國人早就有探火計劃,但是在立項上一直沒有任何行動,就是因為這一計劃耗資太大了,上世紀六七十年代時的美國人的探月工程花費了255億美元,如果放到現在的話,光考慮物價上漲幅度就得在十倍以上,如果登陸火星的話,耗費的資金肯定要比登陸月球更高,國會是很難給批下來的。

其實如今的人類登陸火星在價值方面體現的更是一種象徵意義,因為技術方面目前人類還沒有開發火星的可能,而且地球上的人口還不至於多到資源緊張的程度,所以也沒有迫切的開發火星的需要,而美國人在當年登月之後之所以沒有再次登月,除了花費較大之外,一個重要的原因也是除了科研價值和首個登陸月球的國家的象徵意義之外,並沒有什麼實用意義,這就是阿波羅登月之後,人類的探月和探火計劃一直擱置的原因,美國等國家選擇的方式是發射無人探測器,這樣耗資不用太大,也能取得很多想要的科研成果。



科普大世界


登陸火星,至少從目前的技術來說,是實現不了的。首先是火箭發動機的難題。想登陸火星,宇宙飛船的宇航距離還是比較遠的,來回需要3年。這麼遠的距離,如果僅僅依靠化學火箭,是不行的。載人飛行,飛船需要很大的空間,還有其他維生設備,這樣就大幅度增加了飛船的重量。飛船的重量增加後,化學火箭的燃料也要相應的增加,如果去一趟火星,至少需要幾萬噸燃料。而宇宙飛船不可能建造的這樣大。所以,如果想要登陸火星,首先要解決飛船發動機的難題。核聚變發動機,是實施中長途宇航飛行任務的最低硬件配置。

目前,核聚變發動機的研發正在緊張進行,但還沒有質的突破。美國航天局的專家說,在20年內,核聚變發動機還不能投入實用階段。也就是說,最起碼到2038年,人類沒有可能踏上征服火星之旅。

除了火箭發動機的難題,還有一個更加現實的難題,就是宇航員的健康問題。宇航員不是機器人,他們是有血有肉活生生的人,需要一個好的生活環境。曾經有志願者模擬火星環境搞了一個封閉生活實驗,結果200多天的時候,實驗就宣告失敗了。去一次火星,單程是1年半,也就是至少得500多天,是實驗的2倍的天數。有研究表明 即使宇航員每天進行嚴苛的鍛鍊,也會出現骨骼鈣質大量流逝的現象。宇宙之中還有強烈的電磁輻射,會讓宇航員患有癌症等多種疾病。

此外,宇宙飛船上持久的,封閉狹小的生活環境對宇航員的心理承認能力的考驗,也是一個很大的難關。


懷疑探索者


雖然火星是目前除地球之外人類研究程度最高的行星,也是載人登陸的首選行星。但想登陸火星,還真不是件容易的事兒(宙姐也表示很無奈╮(╯▽╰)╭),為什麼呢?

載人火星任務距離遙遠、時間漫長、環境惡劣,大量技術難點有待突破。且不論如何製造重型運載火箭和飛船來完成地球和火星之間的往返轉移,如何解決載人飛行器在火星表面的進入大氣、減速下降、定點著陸和起飛對接EDL&A(Entry Descent Landing & Ascent)問題,如何構建火星居住艙、溫室、火星車,解決結構、能源、熱控等問題,火星飛船返回地球后如何再入與回收……單就如何保障火星任務航天員而言,就存在諸多技術挑戰,包括保障航天員長期飛行和火星駐留期間居住與生活環境、保障航天員在火星表面大範圍機動與作業、保障航天員任務全程健康安全等。

宙姐在此列舉其中幾個點:

——輻射防護。火星飛行任務期間,飛行器遠離地球磁場保護,星際空間及火星表面上的輻射環境遠比近地軌道飛行惡劣,特定條件下(如大規模太陽粒子爆發)可能對航天員的生命和健康構成威脅。因此輻射防護是制約任務可行性的瓶頸之一。目前想到的防護措施包括加厚艙壁、藥物防護、製造掩體、製造等離子場、選拔輻射敏感度不高的航天員等,大都會加大任務規模,可行性有待進一步論證。

——長期失重。載人航天飛行的經驗告訴我們,長期失重將造成肌肉萎縮、鈣流失、腎臟負擔增大、體液轉移等問題,執行長期飛行任務的航天員返回地球后都要經歷一段時間的後恢復期。但火星航天員在經歷了200天左右的深空飛行後著陸火星時,沒有專業醫療保障團隊的協助,只能依靠自己完成重力適應並儘快投入探索任務,其難度可想而知。為減小失重的影響,飛船上會配備各種鍛鍊設施,或者製造人工重力,但這也將對飛行器結構和規模造成巨大影響。

——火星塵。美國“阿波羅”登月航天員曾反映飽受月塵困擾,月塵沾染登月服、面窗、艙外儀器設備,影響視覺、磨蝕設備且汙染座艙。而火星塵土帶來的困難只會比月塵更甚。月面是無風的真空環境,而火星存在大氣且風速極快,整個火星年中約1/4時間其表面都籠罩在漫天狂沙中。火星塵有強腐蝕性、毒性和穿透力,如果不慎被帶入艙中吸入體內,會造成肺部傷害。不過,電影《火星救援》裡那樣摧毀營地、吹散航天員乘組的塵暴是不會真實發生的,因為火星大氣密度不到地球的1%,雖然風速很快,但風壓很小,沒有那麼大的破壞力。

——生活物資保障。吃喝拉撒睡這些地球上再普通不過的事,在遙遠的火星征程中就不那麼簡單了。數百天的食品飲水和生活用品,如全從地球攜帶,需要多少艘貨運飛船專門拉物資?受控生態生保系統似乎是不錯的選擇,可以讓水和空氣循環使用,再加上種植植物和養殖動物給航天員補充營養。可是把一個足以維持4-6人乘組生命保障的受控生保系統發射到深空乃至火星表面,這個代價也是驚人的。來一組目前地面受控生態生保實驗規模的數據感受一下(見下表)——相當時間內還沒有火箭可以發射如此巨大的艙體入軌。還有食品的種類和口感能否滿足需要,再生食品如何加工,洗浴洗衣如何進行,廢棄物如何處理和再生利用……

——潛在的火星病毒。雖然目前還未找到火星上存在生命的確鑿證據,但不能排除這種可能性。如果火星上存在傳染性病毒並被航天員帶回地球、而後在地球環境下繁殖變異,這簡直是不堪設想的災難科幻片情節。當然,對這個未知問題科學家們也有不同觀點。美國“火星協會”會長羅伯特.祖布林曾這麼舉例:“人和榆樹會相互傳染疾病嗎?不會。人的流感不會傳染給榆樹,榆樹的病蟲害也不會傳染給人。因為人和榆樹這兩個物種之間差異太大了。而人和火星生命之間的物種差異,應該比人和樹的差異還大吧?”當然,這畢竟是未知世界的事情,還需要進一步瞭解再思考防禦方式。

通往火星的征程困難重重,但始終阻擋不了人類探索宇宙的慾望。新技術的突破將給我們帶來新的探索模式和新的希望,例如深度睡眠、核火箭和等離子火箭、原位資源利用等技術,或將完全顛覆我們目前構想的載人火星探索模式。

設想航天員可以在冬眠中完成星際飛行、直到抵達目的地再被喚醒,將大大節省生活物資、減少廢棄物排放,也避免了由於長時間處於密閉狹小空間帶來的心理問題。目前美國已經開始探索這一技術的可行性,亞特蘭大航天工程公司已開展相關研究,並已研發出可以維持一個人一週冬眠的系統。

▲冬眠技術用於火星征程

核火箭和等離子火箭等新型推進系統將會大大縮減星際飛行時間,往返火星的飛行時間將不是數百天而是數十天甚至更短,這樣由於任務時長帶來的一系列難題(物資供應、輻射累積、長期失重、心理壓力……)也將迎刃而解。試想長途冒險變成了短期旅行,火星征程的難度是不是大幅降低?

原位資源利用(ISRU)即利用火星資源生產航天員需要的物資,這一理念在多年前就被提出,但實施難度很大。《火星救援》中在火星上種土豆就屬於此範疇,還包括利用火星大氣製造氧氣,利用火星土壤建造基地和掩體,尋找水用做生活物資和生產推進劑等。ISRU可縮減火星飛行器從地球出發的規模,適用於火星探索的成熟階段。

火星,人類終將會到來。——宙姐

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語宙


一,人上去不難,人類上去難。已經有多個探測器在火星著陸,運載工具問題已經解決;人能在月球著陸應該能在火星著陸,因為他們的引力差不多,地表環境差不多;從地球到火星大約需要100多天(美國航天器實際用時115天),宇航員在國際空間站生活的時間遠大於這個時間,飛行期間的生存問題不大。但是那是宇航員不是所有的人,人類要上去的難度大家去想象吧。


惡劣到火性環境

二,上去的人活不了。總不能穿著宇航服靠帶上去的吃喝氧氣活著,這才是真正的難題。要人工打造適合人類生存的環境是不可能的。我不是無所作為的悲觀主義者,也不是狂想者。火星引力只有地球的十分之一 ,大氣逃逸不可避免 ;其大氣密度只有地球的1%,沒有特殊保護人一進這樣的低氣壓馬上就要爆炸;而氧氣含量只佔不到1%,人活不了幾分鐘。地球生態環境是以億年計算才慢慢形成的,其中大氣是靠相適應的地球引力維繫著,磁場也是重要的因素,火星沒有這些條件,要形成人能生存的大氣環境可能性大嗎?現在有人設想以人類的技術能力,用人工干預促成火星生態環境儘快形成,大家可以看到好多這樣的設想,基本上是不現實的。還是說大氣吧 ,用什麼辦法增加火星引力保住大氣,有人說過把別的星球弄過來和火星合併,想象力不錯,都有這個能力了那還有什麼幹不成的?


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