[圖文]揭秘美國宇航局將如何把人類送上火星 | 陽光歷史

 

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[圖文]揭秘美國宇航局將如何把人類送上火星

2015年09月01日 科學探秘-長篇 暫無評論 閱讀 1,074 次

揭秘美國宇航局將如何把人類送上火星(圖)
 
Ares 火箭與第一節分離
 
揭秘美國宇航局將如何把人類送上火星(圖)
 
宇航員登陸火星後想像圖
 
揭秘美國宇航局將如何把人類送上火星(圖)
 
宇航員登陸火星後想像圖

  據美國宇航局太空網報道,人類首次登陸月球40週年慶典已經結束,但是美國宇航局能否把人類送上火星仍是一個謎。休斯頓美國宇航局約翰遜太空中心月球和火星綜合研究部研究人員佈雷特·德雷克(Bret Drake)說:「目前我們仍把人類探索火星看成是未來的最高目標。人類踏上另一顆行星的風險可能最大,但它也是最有歷史紀念意義的事情。」


  當前的科技水平可能剛剛達到,也有可能還遠遠不及前往火星的載人任務所需的技術水平。因此前往這顆紅色行星的載人任務仍是一個巨大挑戰。但是美國宇航局仍堅持遠征火星,而且有關火星探索的新想法層出不窮。德雷克說:「火星是長期以來我們一直嚮往的地方。」


  如何到達那裡


  前往火星大約需要180天。迄今為止美國宇航局研究了兩種前往那裡的推進器選項:核熱火箭和化學發動機。核熱火箭是根據60年代和70年代的設計研製,它利用核反應堆把氣體加熱到很高的溫度,借助熱氣從噴口噴出產生推力,把火箭發射出去。


  德雷克說:「這是一種高性能推進器,我們認為它非常安全,不會在發射時產生放射性物質,但是它是一個核系統。化學發動機跟航天飛機使用的發動機類似,都是用液氧和液氫作燃料。這是一項大家非常熟悉的技術,但是效果並沒有核熱火箭好。」


  為了到達火星表面,美國宇航局設想用空氣動力登陸器,並用推進器幫助它下降。把宇航員重新送入太空,用6個月時間把他們送回地球的上升推進器則採用沼氣和液氧混合物作燃料。德雷克說:「火星大氣裡的氧是以二氧化碳的形式出現,因此你可以利用火星的自身資源製造氧氣。」他們計畫在宇航員到達這顆紅星行星前,應該盡可能多地把貨物送到那裡。德雷克說:「我們把宇航員送往那裡以前,應該確保一切運行正常。火星任務跟月球任務不一樣,你不能隨時返回地球,一旦他們被送往那裡,有可能要在那裡呆好幾年。」


  據美國宇航局最近的評估結果顯示,前往火星的載人任務必須能把質量大約是國際空間站的兩倍的物資送入太空,即大約176萬磅(800噸)。美國宇航局打算利用「戰神5」號火箭發射這些設備。「戰神5」號是迄今為止設計的推力最大的火箭,一次大約可把41.4萬磅有效載荷送入低地球軌道。德雷克說:「我們會盡量減少組裝的次數。『戰神5』號有推動非常重的有效載荷的能力,將會使軌道裡的自動匯合與對接變得更加簡單。」宇航員在開始前往火星以前,將搭乘一枚「戰神1」號火箭升入空中。


  德雷克說:「人類進入太空可獲得大量寶貴的經驗,他們可以根據所見所聞及時做出決定。而用機器人很難做到這一點。」宇航局可以把宇航員在火星上所需的東西提前送上去。德雷克說:「你還可以在宇航員和推進器到達之前,先利用火星上的現有資源生產和儲存氧氣。」


  宇航員多 停留時間長


  美國宇航局設想由6名宇航員執行一次火星任務。德雷克說:「技術安排注定需要這麼多人,一名指令官、一名科學家、一名工程師、一名衛生官員等,還有崗位輪換培訓。他們必須知識淵博,但是各有專攻。」


  最近美國宇航局設想讓宇航員在火星上停留大約500天。德雷克說:「宇航員見機行事非常重要,因為由於地球和火星之間距離遙遠,指令從地球傳輸到火星上大約需要40分鐘。這些宇航員無法再次獲得補給,他們只能依靠事先送到火星上的東西或者他們隨身攜帶的東西生活。因此當有什麼東西出現故障時,他們必須能修好它。他們必須有自給自足的能力。」


  要想在飛行中倖存下來,空氣和水必須充分進行循環利用。德雷克說:「關於空氣再生和水循環利用問題,現在我們從國際空間站上學到了很多。火星的一大好處就是它的大氣中有二氧化碳,因此我們利用這些資源可以獲得宇航員所需的氧氣和水。說到食品,我們正在尋找更小的系統,例如可以為宇航員生產食物的『色拉機』。新鮮食品不僅營養豐富,而且對心理還有好處。新鮮西紅柿確實能改善心理狀態。」


  面臨巨大的身心挑戰


  少數幾個人在有致命風險的太空環境下呆大約2年半時間,對前往火星的宇航員來說,確實是個不小的心理挑戰。


  德雷克說:「現在俄羅斯正在進行試驗,希望能對火星任務的行為科學方面有更多瞭解。研究其他前往偏遠地區的探索活動,對這也有幫助,例如前往南極或者水下,所有這些都能為被選中的宇航員反饋有關人類行為方面的知識。」宇航員呆在火星上關注的另一個方面,是太陽和深空宇宙射線以高能粒子爆的形式產生的具有危險性的輻射。德雷克說:「氫或水是最好的輻射防護材料。因為水富含大量的氫。」


  美國宇航局設想,在宇航員到達火星之前送上這顆紅色行星的貨物能產生水,這些水在宇航員到達後可以當作他們的保護屏障。在火星往返途中,飛船上應該安裝一些特殊裝置,這樣宇航員大部分時間都可以呆在被水和食品環繞的區域。但是飛船上的「高能粒子爆掩體」是阻擋致命輻射的重組成部分。


  迄今為止,任何可能的實施火星任務的日期都沒有確定,但是像美國宇航局和中國等國家一直都對登陸火星非常感興趣。德雷克說:「這是人類瞭解和擴大現有疆域要採取的下一步動作。我們把人類探索火星看成是一個國際性合作項目。探索火星不太可能只局限於某一個國家,因為它是整個世界共同努力的目標。」

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