人类登陆火星面临三大障碍

佟日

美国航空航天局（NASA）公布的最新計划显示，要在2033年将宇航员送上火星，并在火星上生存2年。毋庸置疑，登陆火星是人类太空探索的下一座里程碑，但还需要突破三大障碍。对于NASA来说，要在十几年的时间内解决所有问题谈何容易。

登月计划似乎难以满足特朗普的“太空野心”。他在推特上表示：“我们花了那么多钱，NASA不应只讨论登月——我们50年前就做到了。应该专注于‘更大的事情，包括火星、国防和科学！”他还补充道：“月球是火星的一部分。”

特朗普的反对者们马上揪住这个错误，给他“科普常识”，民主党全国委员会甚至在推特上发布了“官方声明”：月球不是火星的一部分。

据美国Vox新闻网报道，特朗普的话被曲解了，他想表达的意思是：美国的探月计划是火星探索计划的一部分，前者为后者服务。事实上，这只有助于突破一个障碍，人类要想实现登陆火星，还要解决其他棘手的问题。

以月球为中继站前往火星

据俄罗斯《红星报》报道，登陆火星的载人飞船如何发射是个难题。怎样在火星上制造氧气和火箭燃料对于航天专家来说是一片空白，因此，载人飞船必须携带往返飞行和滞留火星期间所需的全部物资，其总重量要比登月飞船大得多。

俄罗斯航天专家认为，美国发射载人火星飞船的方法不外乎三种：第一种方法是从地面上直接发射，这需要推力非常强大的运载火箭;第二种方法是把飞船的零部件分批送上近地轨道，组装后再飞往火星。但目前最大的运载火箭要奔波六七次才能把总重约400吨的飞船零部件送上天;第三种方法与第二种类似，但更稳妥——把飞船零部件运送到空间站或其他基地，组装后再发射。

如果采取第二种方法发射登陆火星的载人飞船，需要开发出载重量超过100吨的巨型运载火箭，发射三四次就能将总重约400吨的飞船零部件送至近地轨道进行组装，然后再用推进系统将飞船送往遥远的火星。但是，NASA目前只有巨型运载火箭的构想，要在十几年的时间内研制出安全可靠的巨型火箭非常困难。

据美国《华盛顿邮报》报道，美国副总统彭斯近日表示，美国要在5年内使宇航员重返月球，这比NASA的原计划提前了4年。美国准备在月球上建立永久性基地，同时准备登陆火星。这说明美国将采用俄罗斯专家所说的第三种方法登陆火星。到2033年时，现有的国际空间站可能已经难以发挥作用，美国与其打造新的大型空间站，还不如以月球为中继站前往火星。

在接下来的几年中，无论美国人为月球任务开发什么，都会服务于未来的火星计划。在月球上建立一个人类前哨站，这样就能更好地为更漫长、更艰难的火星旅程做好准备。

总体来看，采用这种方法登陆火星是最理想的。月球的引力只有地球的六分之一，在月球基地发射飞行器登陆火星，从理论上说更容易。

根据美国的计划，月球南极有可能成为美国宇航员重返月球并建立基地的地点。那里虽然地势陡峭，但持续的太阳照射可以为月球基地提供电力。

NASA局长布里登斯廷表示，登月和登陆火星的计划是可以实现的，NASA申请了210亿美元的2020年度预算，其中超过半数将用于登月计划和火星计划。布里登斯廷强调了重返月球对美国太空探索计划的重要性，称月球是“学会在另外一个世界生存的最好试验场”，可以验证相关能力和技术。月球上预计有数亿吨的冰，能解决宇航员的饮水问题，并用于制造液氧和液氢，作为火箭燃料。

美国建立月球基地的地点确定在月球南极，但那里太阳连续照射14天后，将出现连续14天的黑夜。在这14天的黑夜中，如何获得能源是一个挑战。

如果宇航员计划从月球前往火星，宇航服也是个大问题。为了登陆火星，必须研制出更加轻便，易于脱换的宇航服。另外，月球尘埃也是问题。吸入月球尘埃会使宇航员患上硅肺病，月球尘埃的渗透还会让一些机器无法工作。如何解决这些问题，美国科学家要动不少脑筋。

“太空天气预报”难以过关

宇航员在乘飞船前往火星的途中，将频繁遭遇太阳风暴和宇宙射线的袭击，最长的辐射时段通常会持续数日之久。这就要求NASA加强“太空天气预报”的能力，并改进各种防护设备，保护宇航员免遭太空放射性物质的侵害。但是，美国在十几年内很难解决技术难题。首先，美国关于“太空天气预报”的研究处在初级阶段，很难为飞船全程提供环境信息;其次，开发长时间太空旅行所需的防护设备和医疗设备，对于美国专家来说是陌生的课题。美国计划在实施载人登月时对此展开研究，2033年之前能否取得成功还是未知数。

宇航员与地球控制中心如何进行实时联系也是个大问题。飞船登陆火星要经过离轨、过渡、进入大气层和着陆4个阶段，尽管用时不长，但危险性很大。由于地球与火星距离遥远，无线电信号单程传输需要10多分钟，因此宇航员在遭遇突发情况时，无法及时获得地球控制中心的指导，只能依靠飞船的自动控制系统和宇航员自身的经验来解决问题。

对于地球控制中心来说，登陆火星的飞船传回信息会“慢半拍”。飞船在着陆时因碰撞而引发险情，地球上的技术人员在10多分钟后才能收到信息。

宇航员可能面临伤病困扰

飞船着陆舱从离轨到登陆火星的过程中，不能由地球指挥中心进行实时控制，这使得载人飞船在火星安全着陆成为难题。无人探测器在接触火星地面时，可以靠气囊缓冲多次弹跳后再着陆，但宇航员经不起这样折腾，因此自动控制装置必须绝对精确可靠，保证一次着陆成功。但美国未必能突破复杂的制动技术。

在飞往火星的途中，宇航员长期处于微重力状态，会出现肌肉松弛、骨质疏松、免疫系统功能退化等“太空综合征”。这使他们更易受到细菌、病毒的侵袭。细菌在失重环境下却变得更强大，例如沙门氏菌在失重环境下更加致命。

即使能够安全登陆火星，宇航员还要面临能否适应环境的问题。火星上的昼夜温差远远大于地球，而且大气稀薄干燥，这种环境对于本来已经比较脆弱的宇航员来说是极大的考验。

根据NASA的计划，火星飞船上将配备循环系统，让空气和饮用水可以循环利用。宇航员在火星停留期间，将自己种蔬菜、水果，这一方面是由于所载的食品有限，另一方面有利于宇航员的身体和精神健康。但有专家指出，NASA的设想只能起到调节作用，不能从根本上解决问题。如果有航宇员患病，连计划好的任务都难以完成，又怎么有精力种菜呢？

宇船员在火星完成考察任务后，将在火星表面发射火箭，搭乘飞船返回地球。解决这些难题要比解决登陆火星的问题还要困难。

据NASA专家透露，载人飞船飞往火星需要6—7个月时间，而在火星上的考察时间约为2年。这是因为地球与火星每隔约26个月会处在太阳的同一侧，从而打开了往返火星的时间窗口。

飞船返回舱携带的控制、通信、降落和制动等设备，要在恶劣的太空环境中经历这么长的时间，如何维护保养是个难题。一旦有设备失灵，那么飞船就可能永远无法返回地球。

基于以上原因，许多美国议员对NASA按计划完成登月和火星探测任务表示怀疑。众议院议员肯德拉·霍恩表示：“美国国会对深空探索项目进行分析后认为，按照现有的计划，美国要在本世纪30年代实现载人登陆火星是几乎不可能完成的任务。”

编辑：姚志刚 winter-yao@163.com