登陸火星有多難

卓然

美國航空航天局對火星探索向來言辭謹(jǐn)慎，保持低調(diào)，因為他們深知，探測火星與登陸火星是截然不同的兩回事，即便將目前的大推力火箭升級換代3次，用熱核火箭和高效率的化學(xué)發(fā)動機(jī)，單程前往火星也需要3個多月的時間。地球上的困難就不說了，關(guān)鍵還有如何改造火星環(huán)境，使其能夠接納人類的造訪和生存。就是一切順利，人類落腳火星后至少需要1年時間，才能獲取返回地球的必備燃料。在沒有空氣、沒有水和食物的情形下，落腳火星的宇航員怎么存活，也是一個難題。正是這些數(shù)不清的困難，決定了人類登陸火星將是一個頗為漫長的過程。

假如你想科學(xué)詳盡地了解火星，以及登陸火星的難度，最好去看科幻大片——《火星救援》。這是一部具有超強現(xiàn)實感的科幻大片，具有堅實的科學(xué)基礎(chǔ)，真實模擬了美國航空航天局將要實施的載人火星旅行。美國航空航天局作為顧問，直接參與了此片的拍攝。

整個故事發(fā)生的時間，以及探索火星采用的技術(shù)手段，很多是根據(jù)美國航空航天局的載人登陸火星計劃演化而來的。影片中用到了大量美國航空航天局正在研發(fā)或已真實應(yīng)用于太空探索的高技術(shù)裝備，展示了大量有關(guān)火星的科學(xué)常識和尖端的航天技術(shù)，將登陸火星的諸多難題，都清晰明了地擺在了你的面前。

航天員人數(shù)和航天飛行時間是載人飛船設(shè)計的重要參數(shù)，直接影響載人深空探測任務(wù)的技術(shù)性能和總體規(guī)模。月球與地球的距離較近，登月飛船的乘員人數(shù)一般按照6人設(shè)計;而火星與地球的距離太遠(yuǎn)，載人登陸火星的物資消耗必然更大，鑒于火箭運載能力有限，一般乘員人數(shù)限制為4人。

火星車或著陸器，要穿過火星大氣層才能“踏”上火星表面，這期間需要經(jīng)歷驚心動魄、生死攸關(guān)的一幕。探測器從131千米的高空進(jìn)入火星大氣時，速度高達(dá)2.1萬千米/時，在之后的短短7分鐘內(nèi)，必須使探測器的速度降至零，從而實現(xiàn)安全著陸。這也是所有火星探測任務(wù)中技術(shù)難度最大、失敗概率最高的關(guān)鍵一步，是名副其實的“黑色7分鐘”。

然而，深空探測困難重重，所有困難幾乎沒有大小之分，比如航天服的設(shè)計制造就讓數(shù)百人的科學(xué)團(tuán)隊絞盡腦汁，不到兩年研制費用就突破3億美元。

我們血液中的氮氣，不僅能夠帶來減壓病，在真空中還會使人體膨脹。如果不穿加壓的密封航天服，航天員會因體內(nèi)外懸殊的氣壓差而危及生命。此外，航天服還能有效對付稀薄大氣、劇烈溫差、強烈太陽風(fēng)和宇宙射線，以及微隕石等地外天體的撞擊。一句話，多功能密閉的航天服就是航天員在太空中生存和有效工作的重要保障。登陸月球和火星表面的艙外用航天服還應(yīng)具備氧氣供應(yīng)、溫度調(diào)控等設(shè)施，保障航天員的出艙活動，并實現(xiàn)對天體表面的考察。然而，50多千克的宇航服，雖然使用了各種高科技材料，但因為縱橫交錯的管路和不得不使用的貴重金屬，使其依然僵硬笨重，宇航員必須在地勤人員的幫助下才能順利穿脫。為了登陸火星的需要，美國航空航天局利用火星探測器獲得的火星環(huán)境參數(shù)，設(shè)計了可以讓航天員從背部脫離的宇航服。

特別值得一提的是，《火星救援》中真實展示了美國航空航天局為登陸火星新研制的火星宇航服，它包括關(guān)節(jié)、手套、頭盔、氧氣系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等。為避免火星彌漫的塵土影響航天員和登陸艙的運作，美國航空航天局設(shè)計的這款宇航服可以從背部脫離，在航天員進(jìn)入登陸艙后，宇航服將被留在艙外，避免將火星塵帶入艙內(nèi)，危害航天員的健康。這是人類宇航服設(shè)計里程碑式的進(jìn)步。

即使如此，在被媒體問到人類何時才能移民火星時，美國航空航天局的副署長約翰·格倫斯菲爾德仍然表示：“火星大氣極為稀薄，氧含量幾乎為零;火星土壤干燥板結(jié)，不含微生物。即使找到切實可行的解決方法，讓火星的空氣和土壤接近地球，也需要一兩個世紀(jì)的時間。假如你非讓我回答人類到底何時能移民火星，我只能說這需要很多、很多年，而且前提是我們探索火星的興趣與投入有增無減。