美國宇航局此前宣布，計(jì)劃2011年發(fā)射下一代大型火星車火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這是火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的效果圖。 (資料圖片)

 

2月14日，人類首次“登陸火星表面”飛行器模擬圖。

 

人類首次模擬登陸火星的6名志愿者。

 

2月14日，人類首次“登陸火星表面”模擬圖。

　　2月18日，中國王躍首次登陸“火星表面”，他也是首批登陸“火星”的人類。莫斯科當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月14日，人類首次“登陸火星表面”，將中國國旗、俄羅斯國旗和歐洲空間局旗幟插上“火星”。這一天，距他們搭乘飛船“離開”地球250多天。

　　只不過，這一切都是一場模擬試驗(yàn)，他們登上的“火星表面”在莫斯科郊外的一個(gè)試驗(yàn)艙里,這是人類首次模擬登陸火星。這一切，都是為人類真正登陸火星所作的最重要的準(zhǔn)備之一；這些登陸“火星”表面的人，無疑是人類探索火星的偉大“先驅(qū)者”。

　　不過，人類要想真正登陸火星，仍然存在諸多方面巨大的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。在志愿者們模擬登陸火星表面后，還要等上至少數(shù)十年，人類才有望真正登陸火星。

　　最新現(xiàn)狀

　　“火星500”：

　　首次模擬登陸火星

　　本報(bào)訊 近日的模擬登陸火星，是人類首次模擬火星載人計(jì)劃“火星500”的一個(gè)階段。在這項(xiàng)持續(xù)500多天的試驗(yàn)中，登陸“火星表面”或許最引人關(guān)注，但其所占時(shí)間卻最短暫，絕大部分的時(shí)間都用在了從地球飛往火星以及從火星飛往地球的途中。

　　“往返火星”520天

　　“火星500”是由俄羅斯組織、歐洲空間局和中國等多國參與的一項(xiàng)國際大型試驗(yàn)項(xiàng)目，整個(gè)試驗(yàn)在莫斯科郊外的一個(gè)全封閉試驗(yàn)艙里進(jìn)行，6名來自俄羅斯、中國、法國和意大利的志愿者在這里模擬火星往返飛行。

　　2010年6月3日，他們走進(jìn)試驗(yàn)艙，踏上飛往“火星”的征途，在大約250天后飛抵“火星”；隨后，6人將2人一組，分三批陸續(xù)登陸“火星”表面，在“火星表面”停留30天時(shí)間；之后，他們將踏上返回地球的回家之路，這又需要花費(fèi)大約240天時(shí)間。整個(gè)火星往返行程共約520天，這也是人類載人航天飛船往返火星實(shí)際需要的時(shí)間。也正是由于全部試驗(yàn)過程持續(xù)500多天，這項(xiàng)試驗(yàn)被稱為“火星500”。

　　“火星500”的試驗(yàn)是在多年準(zhǔn)備后才展開的。此前，曾先后進(jìn)行了““火星14”和火星105”試驗(yàn)。這兩次試驗(yàn)是“火星500”的預(yù)備性試驗(yàn)。

　　真實(shí)挑戰(zhàn)更危險(xiǎn)

　　在500多天里，6名志愿者在一個(gè)總體積約550立方米的試驗(yàn)艙生活。試驗(yàn)艙里有單人臥室，有廚房和餐廳，有起居室、衛(wèi)生間，有健身房、浴室；志愿者每天8小時(shí)工作，8小時(shí)休閑，8小時(shí)睡眠，正常情況下，一周可休息兩天。這聽起來和日常生活沒有什么區(qū)別。但要知道，他們需要在狹窄的試驗(yàn)艙里度過近一年半的時(shí)間。

　　在如此之長的時(shí)間里，他們的食物以脫水食品和罐頭食品為主，偶爾才有蔬菜。在往返火星途中，沒有補(bǔ)給站，在火星上也沒有補(bǔ)給品。

　　在500多天中，他們看不到日出日落，生物鐘極有可能陷入紊亂，所謂8小時(shí)工作、8小時(shí)休閑、8小時(shí)睡眠的安排可能會(huì)成為一種難以實(shí)現(xiàn)的奢望。期間，他們不能抽煙，不能喝酒，不能上網(wǎng)，不能看電視。即使與地面的通訊聯(lián)系，也要忍受長達(dá)20分鐘的模擬遲滯。

　　對于所有人來說，這些都是充滿危險(xiǎn)的挑戰(zhàn)。但在真正的火星旅程中，人類所面臨的挑戰(zhàn)只會(huì)比這些更危險(xiǎn)、更復(fù)雜、更難以預(yù)料。至少，試驗(yàn)可因技術(shù)原因或志愿者身體不佳而中斷；每名志愿者都有中途退出的權(quán)利。但真正的火星旅途中，一旦上路，就無法中斷行程，也無法中途退出。

　　挑戰(zhàn)極限

　　登陸火星宇航員面臨全面考驗(yàn)

　　本報(bào)訊 除了技術(shù)方面的巨大困難外，還有許多難題等待著科學(xué)家們解決，其中最重要的則是漫長旅程、失重環(huán)境對人的身體、心理等方面的全方位考驗(yàn)。

　　迄今為止，人類在太空的最長滯留時(shí)間為438天。但火星之旅所需時(shí)間超出這一紀(jì)錄，人類還將面臨諸多未知的危險(xiǎn)與考驗(yàn)。

　　身體全方位受損

　　太空對人體的挑戰(zhàn)主要有失重和輻射。近地軌道飛行實(shí)驗(yàn)表明，長期飛行對人的心血管系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)都有很大影響。特別是肌肉萎縮和骨丟失高達(dá)20%以上。由于人類往返火星，要經(jīng)歷失重、超重、低重力等多種重力環(huán)境，必然要飽受重力變化之苦。

　　失重的影響是全方位的。肌肉、骨骼、內(nèi)臟功能、免疫系統(tǒng)，都會(huì)受到嚴(yán)重的影響，由此帶來的肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松的問題很難對付。2010年，美國科學(xué)家以9名美俄宇航員為研究對象，發(fā)現(xiàn)上過太空的40歲宇航員的身體狀況和80歲老人差不多。

　　后代可能致畸

　　每一次進(jìn)入宇宙空間，人類都有遭遇太空輻射的危險(xiǎn)，所要面對的輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地球上，雖然有飛行器、航天服和藥物進(jìn)行防護(hù)。

　　雖然還沒有發(fā)現(xiàn)宇航員得癌癥，但超越地球人承受能力的輻射量會(huì)增加患癌癥的幾率。而且，超常的輻射還帶來基因突變和后代致畸的可能。

　　德國埃森—杜伊斯堡大學(xué)基因?qū)W家的研究報(bào)告說，即使是在距離地球表面500公里的低軌道上，宇宙射線也會(huì)損傷宇航員的染色體。一般情況下，染色體發(fā)生變異的細(xì)胞比例從1%上升到大約1.5%時(shí)，患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)就顯著增加。

　　因此，有人建議，宇航員要提前貯存精液。

　　孤單感嚴(yán)重

　　漫長的旅途中，航天員還將面臨可怕的心理挑戰(zhàn)。航天員長期遠(yuǎn)離地球家園，身處狹小密閉的太空船內(nèi)，由此帶來嚴(yán)重的孤獨(dú)感。

　　歷史上有過類似教訓(xùn)。2007年，美國“發(fā)現(xiàn)號(hào)”宇航員莉薩·諾瓦克因企圖謀殺情敵被捕。而早在1999年的一次試驗(yàn)中，兩名俄羅斯宇航員因不堪沉重的精神壓力而發(fā)生激烈的爭斗，導(dǎo)致試驗(yàn)中止。

　　2008年，美國研究人員研制新電腦程序，可模仿真人，為宇航員提供心理指導(dǎo)。利用這一程序，宇航員還能扮演虛擬角色，甚至閱讀心理書籍，從而學(xué)習(xí)如何解決糾紛。

　　生病需要自療

　　一般來說，能進(jìn)太空的宇航員都是身體素質(zhì)相當(dāng)好的，在進(jìn)入太空前也進(jìn)行過嚴(yán)格的檢查。但飛行途中宇航員突然生病了怎么辦？比如得了闌尾炎怎么辦？

　　在飛往火星的途中，他們必須自己設(shè)法解決一些常見疾病問題。所以，在這次“火星500”試驗(yàn)中，就有專門的醫(yī)療艙，要求志愿者具有較高的自主性。

　　應(yīng)對“性饑渴”

　　對于那些正值壯年的宇航員來說，如何緩解“性饑渴”無疑也是一項(xiàng)棘手的問題。

　　美國國家航天局復(fù)雜醫(yī)學(xué)和健康問題的首席科學(xué)家理查德·威廉博士指出，應(yīng)當(dāng)建立一套特殊的道德機(jī)制應(yīng)對這些“困難”。

　　賓夕法尼亞大學(xué)生物學(xué)教授波爾·沃普也曾指出，可以通過組建由男女宇航員參加的探險(xiǎn)隊(duì)來解決長途旅行中可能面臨的性問題。

　　核心難題

　　運(yùn)載火箭：

　　火星探測第一關(guān)口

　　本報(bào)訊 “火星500”模擬了人類飛往火星的許多條件，但仍有一些情況無法模擬，其中最重要的就是將人類送往火星的運(yùn)載火箭和飛船。

　　登陸火星：

　　“航天器的墳?zāi)?#8221;

　　早在上世紀(jì)60年代，人類就已實(shí)現(xiàn)登月夢想，但登陸火星并非登陸月球的擴(kuò)大版。月球距離地球38萬公里，以人類現(xiàn)有航天運(yùn)載能力，5～10天即可從地球飛抵月球表面。與此相比，登陸火星的難度多出很多倍。

　　從1960年前蘇聯(lián)發(fā)射“火星1號(hào)”探測器，開啟人類探測火星的歷史以來，至 2008年底，包括俄美在內(nèi)的多國先后發(fā)射了39個(gè)火星探測器，成功率僅為46％。也正因?yàn)槌晒β嗜绱酥?，火星才被航天界稱為“航天器的墳?zāi)?#8221;，這足以顯示探測火星所蘊(yùn)藏的巨大挑戰(zhàn)和危險(xiǎn)。

　　即使對美俄這樣擁有火星探測經(jīng)驗(yàn)、航天實(shí)力領(lǐng)先世界的國家來說，登陸火星依然是一個(gè)近期無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，將航天員送上火星表面也是2030年之后的事情。

　　火星之旅：

　　火箭大是關(guān)鍵因素

　　火星和地球一樣，繞太陽飛行，運(yùn)行軌道為橢圓形，距地球最近時(shí)也有約5千萬公里，最遠(yuǎn)時(shí)則超過4億公里，按照人類現(xiàn)有運(yùn)載火箭的速度，火星之旅的往返需18個(gè)月～36個(gè)月。

　　而“火星500”計(jì)劃的520天時(shí)間顯然選擇了最短、也是最理想化的行程。但實(shí)際上，火星之旅真實(shí)所需要的時(shí)間極有可能達(dá)到700多天。

　　從520天到700天，行程的大幅增加意味著難度的大幅提升，必然大大增加飛船的重量，而在飛往火星的路上，每一克增加的重量都需要火箭多攜帶一份燃料，需要更為強(qiáng)大的運(yùn)載火箭作為支撐。

　　火星之旅需要闖過的第一道關(guān)口，正是運(yùn)送人類往返地球和火星之間的運(yùn)載火箭。它不僅要足夠大，可以攜帶足夠的燃料，產(chǎn)生足夠強(qiáng)大的動(dòng)力，可以將人類送往遙遠(yuǎn)的火星，并將他們帶回地球。

　　火箭研制：

　　美俄“如火如荼”

　　目前，能將探測器送上火星的運(yùn)載火箭，還不足以將人類送上火星?？梢哉f，新型運(yùn)載火箭已經(jīng)成為人類登陸火星的最關(guān)鍵的技術(shù)難題之一。

　　2011年1月，俄羅斯赫魯尼切夫國家宇航科研生產(chǎn)中心表示，正研發(fā)一種新型超重型運(yùn)載火箭，計(jì)劃2013年首次試射，2037年向火星發(fā)射載人飛船。

　　2010年10月，美國宇航局披露了“百年星艦”計(jì)劃，計(jì)劃開發(fā)全新的運(yùn)載火箭將人類送往火星。

　　當(dāng)然，即便如此，美國的這一全新運(yùn)載火箭仍然不夠強(qiáng)大，也還只能將人類送上火星，卻無力將人類帶回地球，只能寄望于登上火星的首批人類在火星建立生活基地。

　　各國競爭

　　各國探索火星計(jì)劃

　　美國：研發(fā)“單程火星之旅”

　　與月球一樣，火星一直是美國太空探測的重點(diǎn)目標(biāo)之一。2010年4月15日，奧巴馬公布美國的新太空探索計(jì)劃，放棄旨在重返月球的“星座計(jì)劃”，將火星作為美國載人航天計(jì)劃的目的地。

　　為此，美國宇航局于去年10月宣布一項(xiàng)大膽的計(jì)劃單程火星之旅，派遣宇航員登上火星并永遠(yuǎn)定居在那里。這項(xiàng)計(jì)劃被命名為“百年星艦”，共需100億美元的資金投入。

　　據(jù)美國媒體報(bào)道，截至今年1月止，已有500人報(bào)名愿意充當(dāng)首批有去無回的“火星移民”。

　　俄羅斯：

　　20年內(nèi)準(zhǔn)備飛火星

　　本次“火星－500”實(shí)驗(yàn)的發(fā)起國之一就是俄羅斯。本月14日，俄羅斯聯(lián)邦航天署副署長達(dá)維多夫在觀摩“火星－500”項(xiàng)目志愿者模擬登陸“火星”時(shí)說，人類有望在20年內(nèi)做好飛往火星的準(zhǔn)備。

　　早在20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)就制定了一系列飛向火星的計(jì)劃，設(shè)計(jì)了各種飛往火星的飛船，但最后因發(fā)射火星飛船的火箭發(fā)射失敗而終止。

　　2010年初，俄羅斯決定將原定于2010年10月升空的“福布斯-土壤”火星探測器的發(fā)射時(shí)間推遲至2011年。

　　歐洲：擬將其土壤帶回地球

　　2003年6月2日，歐洲航天局發(fā)射“火星快車”探測器。這是歐洲聯(lián)合研制的第一個(gè)火星探測器。2004年1月23日，歐洲航天局興奮地宣布，“火星快車”不辱使命，確證火星表面存在冰凍水。

　　作為本次“火星500”計(jì)劃發(fā)起者之一，歐洲航天局于2007年開始制定針對火星的衛(wèi)星探測器的設(shè)計(jì)方案，以便能夠順利將火衛(wèi)一的土壤樣本帶回地球。

　　在歐洲航天部門看來，對火衛(wèi)一的探測活動(dòng)將會(huì)在今后15~20年內(nèi)開始實(shí)施。

　　中國：將發(fā)射首顆探測器

　　近年來，中國加快了太空探索的步伐。本次“火星—500”計(jì)劃的參與者中就有唯一的中國志愿者王躍。40多個(gè)國家的6000多名志愿者參與競爭，經(jīng)過基本條件選拔、醫(yī)學(xué)選拔、心理選拔、嚴(yán)格面試和集中訓(xùn)練等多輪篩選，王躍最終脫穎而出。

　　此外，中國將在今年發(fā)射首顆火星探測衛(wèi)星“螢火一號(hào)”。中國火星探測計(jì)劃早在2006年就提出，2007年6月，中俄正式簽署商務(wù)合作協(xié)議兩國于2009年10月聯(lián)合開展火星探測。

　　新聞鏈接

　　人類為何要登火星？

　　本報(bào)訊 火星的價(jià)值僅次于月球。通過探索火星，可以使地球人以火星為鏡子，探索地球的“前世今生”，進(jìn)而更好地保護(hù)我們?nèi)祟愃幼〉牡厍蛎庠鈿纭?/p>

　　它是“袖珍地球”

　　火星的直徑約為地球的一半，有稀薄的大氣層，自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)37分22.6秒，僅比地球多半個(gè)多小時(shí)，也有春夏秋冬之分，因此火星有“袖珍地球”之稱。

　　另外，火星是地球軌道外的行星中離地球最近的一個(gè)，其表面面積與地球的陸地面積不相上下。不僅如此，火星探測器已證明火星上有水，這是有利于生命形成的重要因素。

　　富含鐵礦物質(zhì)

　　火星表面的物質(zhì)構(gòu)成也極具開發(fā)潛力?；鹦窃谝箍罩新燥@橘紅色，是由于它富含氧化鐵，遍地都是紅色的土壤和巖石。它的鐵含量如此之高，在太空中首屈一指，如果能夠大量從土壤中提取出來，將會(huì)把火星變成為一座巨大無比的煉鐵廠，加上它距離地球的特殊位置，足以為地球所用?；鹦谴髿庵?5%是二氧化碳，如果利用從地球上帶去的少量液氫便可產(chǎn)生大量的氧氣、甲烷和水，不失為一種高效廉價(jià)的燃料。