火星,我们地球身边的红色邻居。多少年来都一直是人类想要探访的星球。美国NASA宇航局甚至渴望有朝一日,人类能够在火星上面定居。而火星探索又怎能少得了中国人的身影。根据一项长期计划显示,我国力争在2033年实现首次载人探测火星的目标,并定期进行后续探测活动。为什么火星探测如此重要?
火星探测的意义
大家都知道当年美国阿波罗登月计划,完全是美苏冷战时期争霸的产物。谁率先登陆月球,谁就展示了能够称霸全球超级大国的实力。因此整个项目过程中都充满了霸权主义思想。美国甚至想直接公布月球为美国领土,但遭到国际社会的公然反对。那么在冷战结束后,登陆火星是否也是超级大国之间的太空竞赛呢?
当然不是,探索火星有着它实际的意义,甚至对于整个人类文明的发展都起着至关重要的作用。首先就是关于生命起源的研究。自从1877年,英国媒体错误地把业余天文学家意大利人夏帕雷利发现的意大利文canali河流一词翻译成了英文的canals运河,关于火星生命的讨论近百年来就没有停息。曾几何时,人们不仅认为火星上有生命,甚至还闹出了《大战火星人》广播剧引发社会骚乱的闹剧。
然而多年的研究探测,否定了火星上目前有智慧生命的说法。但最近的研究表明火星上存在着水源,而水又是构成碳基生命所不可或缺的条件。人们目前还无法确定火星上到底有没有生命?火星上是否曾经有过生命?如果真的存在过生命,它们又是如何演化的。而它们的演化过程是否说明环境对于生命进化的影响,对我们地球生命的演化又有着怎样的启示呢?这些问题都是人们想要探索火星搞清楚的课题。
另一个重要的意义,就是为了人类未来很有可能进行的星际移民做准备。地球是人类的家园,但人类终有一天会迈向宇宙。2013年9月26日,美国航空航天局科学家就报告说火星土壤中含有丰富的水分,约占1.5~3%,足够未来火星移民使用。2018年7月25日,人们甚至首次发现了火星上存在着直径20公里,温度在零下10度左右的地下湖泊。这都为人类移民火星奠定了先决的条件。而对于这片红色的世界,我们还不够充分地了解,唯有前期不断地探索,才能为今后的移民创造更多的便捷。
三步走计划第一步:机器人的火星探测
要实现这个宏伟的目标,首先就必须实现载人火星探测。而它也不是一步就能达成的,所以我国目前的载人火星探测计划提出了三步走的设想。
第一步就是机器人火星探测技术,主要的任务包括火星采样返回、火星基地选址考察、火星当地的资源能否用于系统建设等考察活动。而这一步又被分为了四个阶段,简单来说就是四个字:绕、落、巡、回。
“绕”,是指火星轨道探测器能够环绕火星进行探测任务,您可别觉得这一步简单啊,2011年11月8日,我国与俄罗斯合作,由俄罗斯发射的萤火一号探测器,但未能送入预定轨道从而导致任务失败。
而正因为此次失败,我国才决定不再依赖于他国运载器,坚持以后都使用国产长征系列运载火箭来发射探测器。
“落”是指探测器能在火星实现软着落,并能探测火星环境。
“巡”则是通过火星车进行巡视任务。
“回”就是能够进行火星样本返回,采集火星表明土壤样本,并放入上升器送入火星低轨道与返回器对接后,返回地球。
2021年5月15日7时18分,我国自主研发的天问一号探测器携带着祝融号火星车成功着陆在火星乌托邦平原南部的预选区域中,让我国成为了第二个完全成功着陆于火星的国家。到了5月22日10时48分,祝融号火星车安全驶离着陆平台,到达火星表面开始巡视探测。我国在一次火星探索中,就一次性完成了“绕”、“落”、“巡”三个步骤,创造了世界奇迹。我国还将计划在2028年到2030年之间从海南文昌太空发射场发射新的探测卫星,在火星表面上采集岩土样本,并通过返回舱争取带回地球。
充满挑战的第二步:初级载人探测
第二步则是要实现载人探测器环绕火星飞行、轨道探测,以及载人飞船能够在火星实现着落探测,甚至未来在火星上建立探测基地。
前景看似是美好的,然而难度却是巨大的。首先就是距离问题,地球与月球之间的距离为38万公里,而火星距离地球最近时也有5000多万公里,是地月距离的131倍。这样的时刻也不是天天都有。最合适的发射窗口每26个月之后才会出现一次,而火星探测飞船最快也要花上245天才能抵达火星。
如此漫长的旅程对于宇航员的生理和心理上的影响都是常人所无法想象的。人体长期暴露于高度宇宙射线及游离辐射之下,甚至有改变人体DNA结构的风险。当然有人会说了,我们可以在宇宙飞船上增加不一样的屏蔽手段。这确实是个好办法,但还有很多问题急需解决。
另一个大问题就是人体长期处于失重状态,即使宇航员做的运动和在地球上一样多,每个月仍然会损失1%到1.5%的骨骼矿物质密度。而失重更会导致体液挤压眼球,从而致使宇航员出现视力问题,导致视力恶化。
除了生理上的挑战之外,心理上的挑战就更加可怕了:长期远离地球所造成的孤独感,缺乏与地球社会之间互动所造成的寂寞感,以及长期生活在封闭空间时所造成的心理影响,这对于宇航员来说都是极其可怕的。况且因为载重量的限制,火星探测飞船上不可能装载太多的医疗设备,在245天的漫长岁月里,宇航员感冒发烧可能吃点药品还能治疗,真要在太空出现点急性症状,基本就是凶多吉少了。
当然为了把这些危险消除在萌芽状态,我国目前也在进行着种种研究和尝试。比如我们正在建立的空间站,将包含天和核心舱、问天实验舱及梦天实验舱。目前天和核心舱已经于2021年4月23日,由长征五号B遥二运载火箭的组合体发射顺利升空,它的发射也标志着中国空间站在轨组装工作将全面展开。
天和核心舱全长16.6米,重约22.5吨,体积比目前国际空间站的任何一个舱位都要大,是空间站重要的管理和控制中心。今年,我国还将发射问天实验室及梦天实验舱对接,基本构建成重达60吨的天宫空间站。
除了进行相关的科学实验外,也会测试人类长期处于太空环境下的影响。长时间的在轨驻留,也是为了今后的载人火星探测积累相关数据,提供更为安全的保障。与此同时,中国也将于俄罗斯联手,未来共同打造月球科研站,在月球上建立基地。以便为未来能在火星上建立基地打下基础。
前景光明的第三步:火星的开发与应用
如果第二步能够顺利完成的话,未来第三步就是大规模地对火星资源进行开发和利用,甚至在火星上建立人类新家园。火星上蕴含着非常有用的矿产资源,足够未来定居者在那里建立栖息地。例如地下洞室中就包含着铜、铜、铬、铁和镍等金属元素。而火星上的铌,更是用于制造超导体和特种钢的金属材料。同时火星上还有用于电视显示器和节能发光二极管灯泡的镧、钕和铕等金属。
然而面临的挑战依然十分巨大。毕竟火星虽然有大气层,但95%的大气都是二氧化碳。氧气含量低,大气还十分稀薄,人类根本无法直接呼吸。火星表面的平均温度比地球低了尽30°C,赤道白天虽然有20°C的舒适温度,到了夜晚却是零下50°C的极寒。这都需要前往的先驱者去开荒,去改变火星环境,而这往往是最困难的一步。
所以目前来说这一步还只是个伟大的构想。但随着科技的进步,人类改造自然,创造能力的提升,人类终有一天能够征服这片红色的土地。而我们中国人,从古至今创造了一个又一个的奇迹,在新的太空时代中,我们也一定能够运用我们的智慧和勇气,再创新的辉煌!
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