火星距離地球2億公里,太空人若想上火星,需要花多長時間?

科普room 發佈 2022-05-23T00:10:16.376825+00:00

1969年,美國「阿波羅十一號」飛船成功登上了月球。太空人阿姆斯特朗更是在上面跨出歷史性的一步,人類的登月夢想就此實現。從那之後,很多人開始認為,火星和月球相似,都屬於宇宙中的星體,能夠登陸月球就說明可以登陸火星。

1969年,美國「阿波羅十一號」飛船成功登上了月球。太空人阿姆斯特朗更是在上面跨出歷史性的一步,人類的登月夢想就此實現。

從那之後,很多人開始認為,火星和月球相似,都屬於宇宙中的星體,能夠登陸月球就說明可以登陸火星。但實際上,二者在星體環境、與地球的距離等方面卻相差甚大,登陸火星的難度要遠遠大於登陸月球。

隨著科技的發展,人類在宇宙航天領域的進展不斷突破,不過登陸火星的計劃卻遲遲沒有消息。那麼,為什麼相關活動還沒有開展?我們想要登上地球的「孿生兄弟」,需要多長時間?

火星是一顆什麼樣的星體

火星是離太陽第四近的行星,也是太陽系中第二小的行星。火星地表被赤紅色的氧化鐵所覆蓋,在望遠鏡中呈現火紅色,因此得名「火星」

火星上的大氣以二氧化碳為主,二氧化碳在空氣中所占的比例高達百分之九十五。並且火星大氣比較稀薄,氣溫較低,表面溫度在零下六十三攝氏度。火星的氣候也是多變的,沙塵暴、冰爆經常侵襲火星,有時長達數月,在這樣的氣候下,火星表面覆蓋著礫石、沙丘、撞擊坑等等。另外,火星不存在穩定的液態水,但據觀測,火星地表下有地下水的跡象

在古羅馬神話中,火星也被稱為「紅色星球」。而在我們國家的先秦詩人屈原口中,火星則被浪漫地命名為「熒惑星」

千百年來,人們對於火星的好奇與嚮往從未止步。近現代以來,美國和歐洲很多發達國家的宇航局,已經陸續發射了對火星的多艘在軌環繞探測器,負責一系列觀測、勘察工作。在2021年,我國也發射了「天問一號」火星探測器,並成功抵達火星,讓我國圓滿完成了首次火星勘測任務。而「天問」這個名字,正是屈原的一首長詩詩名。

火星被稱為地球的「孿生兄弟」,與地球有很多相似之處,為了應對未來的人口問題,科學界已經提出了「移民火星」的計劃。

但是火星作為世界航天領域的下一個研究重點,目前還並未有太空人真正踏足,那麼要實現登陸火星,還需要應對哪些困難,又需要花多少時間呢?

登陸火星的各種困難

首先需要考慮的就是距離問題,月球與地球相距的平均距離大約是三十八萬公里,從地球發射飛船,大約4天就可以到達月球;而火星與地球相距的平均距離卻是兩億公里,最近點也超過了五千萬公里,遠遠大於月球與地球之間的距離。

按照當前的航天水平進行計算,人類從地球發射飛船到達火星最近點,也需要大約580天

距離引發的問題主要是途中太空人所需物質的數量太多,一般來說,要想實現登陸計劃,一艘宇宙飛船需要配備三名太空人,一名太空人一天所需的食物和水有3公斤,完成一次往返任務需要三年的時間,這樣計算下來,光食物就需要十噸。

我們都知道,宇宙飛船裡面配備了各種設配,可供物資儲備的空間已經很小,如此龐大的食物需求根本無法得到滿足,因此想要登陸火星,物資儲備是首先需要克服的難題

飛船所需燃料的問題也是一大考驗,雖然人類已經向火星發射了探測器,但探測器目前還都是單程的,沒有返回的。載人前往火星意味著必須有返程,那麼燃料也需要單程的雙倍。

燃料如何攜帶、如何儲存,才能既保證航程的安全,又最大程度減輕飛船的重量,這將是以後工作的重點。

除了燃料問題外,當前技術也還沒有發展到一定程度。人類目前的技術僅可以達到向火星發射探測器,如何讓已經到達火星的探測器返回地球仍是一個難題。沒有生命的探測器都沒有進行返回的實驗,更不用說載有太空人的飛船了。

只有技術達到一定程度,可以使飛船返回活動萬無一失,人類才敢繼續登陸火星的挑戰。

還有更重要的一個問題,就是火星的環境狀況。火星的環境要比月球複雜很多,並且人類是在確定月球沒有任何生命存在的情況下才進行登月活動的,太空人的生命安全得到了保障。當前人們對於火星的了解還是較少,沒有全方位的對火星進行觀測。

火星是否存在生命的問題還是未知的,而且科學家更傾向於這個問題是肯定回答。

如果火星存在生命體,那這些生命體是高級還是低級也是人類該認真調查的。如果是低級的生命體,那麼如果被太空人帶回,是否會對人類當前社會產生威脅,比如病毒傳播、物種入侵等問題;

如果是高級生命體,是否會對太空人產生攻擊,甚至會對地球產生攻擊,這聽起來像是科幻電影,但科學一定要秉持嚴謹的態度,一定要在十分安全的情況下才能進行。

登陸火星所需要的準備

人類登陸火星還面臨著以上的困難,任何一個難題得不到解決,登陸火星行動都無法進行。雖然還要克服許多困難,但現在已經有幾個航天大國開始行動了,為登陸火星行動進行了一系列的研究和準備。那麼人類想要登陸火星,還要進行什麼樣的計劃或準備呢?

首先要進行一系列的計算。火星與地球的最近距離是5500萬公里,最遠距離是4億公里,因此人類想要最快、最節省燃料地登陸火星,就必須計算好什麼時候能在最近點著陸,選擇好著陸時間點是整個活動的首要目標。

其次要解決的是飛船的燃料問題。就算選擇最近的地點著陸,也要比去月球遠得多,這要求有充足的空間保證燃料的供應。保證飛船的燃料供應可以選擇兩種路徑,第一種是擴大燃料儲存空間,最大程度上利用飛船的搭載能力;第二種是使用更高效率的燃料,讓有限的燃料得到更大程度的利用。

登陸火星行動也要在保證太空人的安全。我們都知道,保證太空中太空人安全最基本的就是太空衣了,這種衣服採用了最先進的材料和科技,要具有抵抗太空惡劣的環境的能力,服裝內有加壓系統,讓太空人在真空中保證安全。太空人登陸火星的太空衣也要針對火星情況而定,這是一項巨大的挑戰。

火星的大氣十分稀薄,無法有效避免輻射,太空人要暴露在大量射線之下。火星的氣溫也很低,最低可以到達零下八十度,並且還有引力低、壓力低的特點,對太空衣都提出了巨大考驗。太空衣造價不菲,一套高達上億元,因此也要有巨大的資金投入

太空人的心理狀況也是需要訓練、準備的。火星與地球距離較遠,往返需要三年的時間,這意味著幾位太空人將在密閉的空間裡度過大部分時間,這對人的心理承受能力是極大的考驗目前人類在太空中停留最長的時間是803天,由前蘇聯太空人克里卡廖夫創造。

登陸火星所要花費的時間要超出這個記錄,太空人所面臨的心理挑戰是前所未有的。

除了心理壓力之外,太空人身體承受能力也需要進行評估。人類在宇宙中雖然有太空衣的保護,但也不可避免地會遭到損害。克里卡廖夫在第二次執行航天任務時,在宇宙中停留了三百餘天,返回地球時,身體已經比較虛弱,太空人在宇宙中骨骼的鈣質會流失,視力也會受到影響。

宇宙飛船在宇宙中待的時間越長,面臨的風險也越大。來自宇宙的隕石、彗星都會對宇宙飛船產生威脅,任何小小的威脅都可能導致機毀人亡的悲劇,整個火星登陸計劃是處在巨大風險之下的,如何有效避免來自宇宙的風險、安全地返回地球,也是登陸火星計劃需要準備的。

面臨眾多壓力和挑戰,人類仍然義無反顧地進行著火星著陸計劃。

每一項偉大的行動背後都有無數人做出了犧牲,無論是科學家還是太空人,都在用自己的行動為人類社會的進步做出貢獻,希望有朝一日,我們的夢想變成現實。

作者:木下易人 校稿編輯:小宛

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