火星登陸指南

北辰

2016年9月發(fā)射的“天宮二號”吸引了中國人民乃至世界人民的目光?！疤鞂m二號”是中國自主研發(fā)的第二個空間實(shí)驗(yàn)室，宇航員將在太空駐留30天，并開展一系列的空間實(shí)驗(yàn)（詳見本刊2016年第6期雜志上《天宮二號，即將開啟飛天之旅》一文）。

隨著空間科學(xué)和航天技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對空間的探索目標(biāo)已從20世紀(jì)的“載人飛船-航天飛機(jī)-空間站”轉(zhuǎn)為21世紀(jì)的“載人飛船-月球基地-載人火星探測”。人類活動疆域不斷拓展，從建立月球基地到火星生存。在這一探索過程中，空間環(huán)境與地球環(huán)境的巨大差異成為制約人類向宇宙縱深發(fā)展的重要因素。同時，在火星著陸也困難重重。盡管如此，人類并未停下探索太空的腳步。

發(fā)射火星探測器有規(guī)律

火星一直都很“火”，每次火星探測器的發(fā)射，都會吸引全世界天文愛好者的目光。這些新聞其實(shí)是有規(guī)律的，每隔26個月左右一次。

火星和地球都在自己的軌道上圍繞著太陽運(yùn)行，火星距離地球最近5 000萬千米，此時，它與地球都處在太陽的同一側(cè)；最遠(yuǎn)距離4億千米，此時，它在太陽的另一側(cè)。每隔26個月左右它們才能相遇一次，這時它們靠得最近，發(fā)射探測器最合適。這個發(fā)射時間被稱為發(fā)射窗口，只有在此時發(fā)射，才能用最短的時間到達(dá)火星。即便如此，探測器仍要飛行6個月左右的時間。

探測器圍繞火星運(yùn)行較為簡單，但要想在火星上著陸是個很復(fù)雜的問題。在進(jìn)入火星大氣層時，要選擇合適的角度。

登陸火星不容易

把一個瓦片斜著拋入水面，它就會在水面上打水漂，蹦跳幾下后才沉落水底?；鹦堑拇髿鈱泳拖喈?dāng)于水面，如果探測器降落的角度太大，也會在大氣層上蹦起來，彈跳到宇宙深處就落不下了。如果直接落下去，探測器會與大氣層發(fā)生劇烈的摩擦，容易產(chǎn)生高溫，被融化掉。即使是探測器能夠以合適的角度落下來，還要保護(hù)探測器不被摔壞，這就需要在它的外部包裹一層“墊子”，這個“墊子”是由很多氣球組成的。

降落的時候，多個氣球自動充氣，組成一個圓團(tuán)把探測器包裹在中間。落地時，氣球團(tuán)會在地面上蹦跳著滾到遠(yuǎn)處，然后讓氣球泄氣，探測器才正式登場。探測器從泄氣的氣球上行駛過去，踏上火星的大地。

在使用氣球之前，人們也使用降落傘著陸，但它跟氣球一樣顯得有些笨拙。其實(shí)，還有一種特別的著陸方式。2012年，來到火星的“好奇號”火星車實(shí)在是太重了，不僅使用了降落傘，還使用了天空起重機(jī)才安全降落。

“好奇號”火星車被隔熱罩包裹著降落。當(dāng)距離地面1.4千米的時候，隔熱罩的上半部脫離了，“好奇號”完全露出來，此刻的它像一個嬰孩那樣蜷伏在一個架子的下面，這個架子就相當(dāng)于起重機(jī)。當(dāng)架子上8個火箭向下噴射的時候，它就產(chǎn)生了升力，停止了自由落體下落。這個時候，天空起重機(jī)首先釋放出一根繩索，“好奇號”火星車就吊在繩索的下面，隨著天空起重機(jī)一起下降，直到安全著地。

天空起重機(jī)順利完成自己的使命后卻不能落到地面上，那樣會壓在火星車上。所以，當(dāng)“好奇號”觸及地面的時候，繩索自動斷開，“好奇號”留在地面上，而天空起重機(jī)則會重新飛起來，飛到幾百米的遠(yuǎn)處才能落下來。

人類登上火星任重而道遠(yuǎn)

火星探測始于20世紀(jì)60年代，盛行于90年代，直到今天，我們還是停留在發(fā)射探測器這一層面。如果要把人送上火星，必須要有生命保障系統(tǒng)，還要想辦法把人送回地球。當(dāng)宇航員站在這顆紅色星球上時，他必須要考慮在這里考察多久。

在火星上停留的時間絕不是任意的，火星與地球兩顆行星的運(yùn)行關(guān)系決定著宇航員的停留時間。一旦宇航員錯過返回時間窗口，就得等下一個火星與地球的交匯周期，而這一交匯周期實(shí)在是太長了。

今年，美國的創(chuàng)業(yè)家馬斯克宣布，他們要在10年后把人送上火星，之后人類將會在這顆紅色的行星上展開科學(xué)實(shí)驗(yàn)，一步步地把它建設(shè)成適合人類生存的行星。愿景雖好，但是還存在諸多問題。

首先是著陸問題，登陸火星的飛船運(yùn)載的人和貨物加上自身重量，多達(dá)100噸，這是“好奇號”著陸重量的100倍！其次是要克服長期在地外生活的困難，這就要求建立、發(fā)展空間生命生態(tài)支持系統(tǒng)，為人類長期航天活動提供生存所必需的氧氣和食物等，同時科學(xué)家也設(shè)想大規(guī)模建設(shè)火星基地。到目前為止，這些問題還沒有解決。一旦解決了種種疑難雜癥，移民火星并非癡人說夢。到那個時候，或許就有同學(xué)真的移居到火星，成為火星人。