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航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

来源:科普中国-军事科技前沿2021-09-23 09:33

  上世纪70年代,人类实现了载人登月。但直到今天为止,人类登上火星的计划都没有实现。地球到火星的最近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。所以,从地球到火星的往返时间非常漫长,利用最合适、最节约的能量发射窗口,每26个月才能有这样的一次机会。

航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

  目前,只有无人探测器曾在火星表面着陆,而火星表面着陆也是非常复杂的,比在地球和月球表面着陆都要更难。因为火星的大气密度只有地球的1%,所以在火星表面着陆要结合防热盾、降落伞和反推火箭等等几种技术组合。所以,直到今天为止,只有美国和中国“祝融”号曾经成功在火星表面软着陆,并且开展科研活动。到目前为止,人类送上火星表面最大的物体就是“毅力”号火星车,重量只有一吨多。未来更大的载人飞船,可能重达十几吨到几十吨,要在火星表面着陆,仍然没有解决需要验证的技术。

航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

  火星没有稠密的大气层,也没有磁场进行保护。在人类飞向火星的过程中、在火星表面,如何有效地进行防辐射,成为目前人类需要解决的难题。但这些方面都属于技术问题,而最大的问题在于目前人类往返火星过程的巨大投入。即使是单次地火人乘组的往返,它整个工程规模和投入都要超过目前的国际空间站,达到几百亿甚至上千亿美元量级,目前各个国家还没有这样的预算来完成,因此,未来人类一定要通过大规模的国际合作才能够实现登上火星往返的目标。

  吸取过去“阿波罗”飞船的教训,我们不能只登陆一次火星就返回地球,一定要建立持续有人长期驻留的火星基地,才是我们真正目标。

  在这个过程中,我们有两方面技术必须发展,一类就是在火星表面的原位资源利用技术,火星大气中的二氧化碳、水资源,以及火星表面的土壤岩石等等为我们构建火星基地提供最多的原料,尽量减少从地球运送物资补给的负担。

航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

  除此之外,我们要利用太空高功率兆瓦级以上的核反应堆,通过发展核热推进技术以及核电推进技术,降低从地球和火星之间往返的飞船规模。

  科学家曾经做过这方面研究,利用核热和核电推进技术,使地火往返飞船的规模降低到使用常规化学推进飞船的1/4。所以说,飞船要带有兆瓦级以上的核反应堆,而且可重复使用才能够有效地降低成本。

航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

  未来,人类“征服”火星建立永久性的火星基地后,还会向更深远的天空进发。这个过程要更先进的技术,比如通过受控核聚变技术,人类可以掌握更强大的太空推进发动机,使得飞向木星、火星这样遥远天体,不需要像现在这么长的时间。

航天发展简史⑩人类“征服”火星难在哪?

  专家简介

  杨宇光,中国航天科工集团二院研究员,国际宇航联空间运输委员会副主席。

  

  出     品:中国科协 光明网

  监     制:战  钊

  策     划:宋雅娟

  科学顾问:杨宇光

  编     导:宋雅娟 武玥彤

  摄     像:肖春芳

  后期制作:光明网科普事业部

[ 责编:赵清建 ]
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