人类登陆火星面临的棘手难题

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  自从找到火星,人类就梦想着有朝一日登上它。那么,在人类前往火星的过程中,可能遇到哪些挑战呢?
  挑战1:离开地球
  虽然50余年前我们就已将人类和航天探测器送入太空,但制作飞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。据美国航空航天局计算,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。
  供职于美国航空航天局太空中心月球与火星综合研究部的布雷特·德雷克透露,现有火箭需发射七八十次,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。
  挑战2:燃料存储
  当航天器处于近地轨道时,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。
  氢格外容易泄漏,大约每月损失4%。如果需要在近地轨道停留1年,就将损失近1/2的推进剂。这是昂贵的浪费,因为每向太空送人1000克氢就需要10000美元。
  挑战3: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。因此,想在火星大规模降落物体,还需要科学家发明新技术。
  挑战4:健康防护
  “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’。”美国航空航天局医疗专家萨拉里说。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。
  一旦没有地球磁场的保护,太阳辐射就将在宇航员体内累积,增加患癌的风险。美国航空航天局近期的实验数据显示,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。
  据计算,往返火星一次可能需要2.5年时间。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。
  挑战5:污染传播
  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,美国航空航天局为了确保不携带太空病毒,将宇航员隔离了3个星期。
  除了火星可能存在危害人类的物种外,我们也在尽量避免另一种情况的发生——人类将自身携带的细菌和真菌传播到火星上。现在,我们尚无能力阻止人类“污染”火星,但未来的技术将尝试在保护人类远离火星危险的同时,也使火星免受人类“危害”。
  挑战6: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保障系统。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。在“阿波罗”计划中,月球土壤曾堵塞了航天器,并损害了它的基本功能。
  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,它是否像碱液一样伤害人类的皮肤。
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