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    移民火星不是夢?十年後 我們火星見

    隨着時間的推移,在人類的不斷改造下,火星將成為一個適合人類生存的地方。

    移民火星不是夢?十年後 我們火星見

    太陽系中,金星和火星是離地球最近的兩大行星。而火星在各方麵條件都非常接近地球,各國航天機構也都將其作為重點探測對象。中國在2016年1月正式啟動了火星探測計劃,將於2020年前後發射火星探測器。

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    在探測研究火星的隊伍中,SpaceX和特斯拉創始人、谷傳奇埃隆·馬斯克格外引人注意。繼去年9月份,他提出了雄心勃勃的火星移民計劃之後,近日又在《新太空》雜誌網站撰文,詳細闡述了這一計劃,文中介紹了被稱為「BFR重型火箭」的最新設計;同時,馬斯克表示「已經找到了為建造BFR重型火箭籌集資金的方法」。

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     一顆紅色的夢想星球

    人類在火星上有可能生存嗎?中國科學院國家天文台科學傳播中心主任、研究員鄭永春向《中國科學報》記者詳細介紹了這顆紅色的星球。

    「火星上有山,有水,有峽谷,有大氣,有微弱的磁場;火星上有土壤,有岩石,有沙塵暴,甚至地下還有豐富的礦產資源;火星的兩極,也有冰凍的白色冰原。這一切,與地球是那麼的相似。」

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    不過,上世紀50至60年代,人類一度把太空探測的重點放在金星上,「因為它與地球的大小相似,距離最近。但科學探測後發現,金星其實是一個地獄般的星球:火山爆發,高溫、高壓,濃密的大氣,有毒的降雨」。鄭永春介紹說,金星上的環境並不如它的名字一般美好,「迄今為止,登陸金星表面的航天器工作壽命非常之短,甚至活不過幾分鐘。這是一個不可能有生命的星球,也不可能讓人類移居」。

    而隨着火星探測的開展,人們對這顆紅色星球的熱情越來越高。越來越多的科學家認為:如果人類大規模移居,火星可能是最適合改造的行星。「一旦在地球上面臨難以抵禦的重大災難和危機,人類就可以移居火星,在那裡開拓新的家園。」 鄭永春將火星稱為人類的「希望之星」。

    特別是隨着航天技術以及相關科技領域近年來取得的巨大突破,以及人類對火星的了解程度越來越高,這一本來似乎不切實際的想法,正在變得越來越可想象和觸摸。

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    飛向火星分幾步

    要從地球離開、安全抵達火星,並在上面存活下來,需要哪些步驟呢?對此,鄭永春認為,有幾個關鍵步驟必不可少:火箭、飛船、登陸方式。

    火箭是離開地球表面的第一步,也被看作航天的基石。鄭永春介紹說,美國宇航局正在研製新一代太空發射系統(SLS)。該重型運載火箭最終的運載能力將達到143噸,甚至可能達到165噸,與阿波羅登月時的土星五號非常相近,號稱史上最強運載火箭。

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    而今年2月,由馬斯克的SpaceX發射的獵鷹重型火箭,也是非常強大的運載火箭——它搭載一輛紅色特斯拉跑車進入了環繞太陽的軌道。「獵鷹重型火箭號稱現役最大推力火箭,一級火箭可以回收後重複使用,星際運輸成本更低。在此基礎上,有望打造一條從地球往返火星的廉價航線。」

    而馬斯克文章中新介紹的BFR重型火箭,運載能力是之前獵鷹重型火箭的5倍。他在文章中介紹說,BFR是一種可完全重複使用的運載火箭,在不經過軌道燃料加注的情況下,預期可以將150噸的有效載荷送入近地軌道。相比之下,獵鷹重型火箭的有效載荷約為30噸,而且只有部分組件可重複使用,二者間也存在巨大的成本差異。

    「黑色七分鐘」,是歷史上許多航天器最終未能成功登陸火星的原因。鄭永春解釋,穿過火星稀薄的大氣層是登陸火星的最後一步,這個過程在地球上難以現場指揮,只能靠航天器的自主操作,失敗風險最高。

    「迄今為止,全世界只有美國的航天器成功登陸過火星。在技術選擇上,鳳凰號着陸器登陸時採用了可壓縮的着陸支架進行緩衝;機遇號和勇氣號火星車採用了降落傘減速,輔以氣囊在地表彈跳,減少對火星車的衝擊;好奇號火星車則研發了新的太空起重機技術,火星車在地表一定高度懸停,通過纜繩慢慢降落到火星表面。」未來要想實現載人登陸火星,如何平安度過這七分鐘可以說是重中之重。「航天員、登陸艙和物資設備重量更大,降落傘難以起到有效的減速作用,除太空起重機,還需要研發更先進的火箭反推和自主控制技術,才能實現有效的平穩減速。」

    SpaceX全新的BFR飛船似乎已準備好了解決方案。BFR飛船長約48米,凈重約為85噸,可以攜帶1100噸推進劑,發射時有效載荷為150噸,返回地球時有效載荷50噸。飛船引擎由四台真空「猛禽」引擎和兩台海平面引擎組成,6台引擎都有萬向支架連接。

    「當BFR着陸時,會有兩台引擎點火,如果兩台中心引擎中的一個點火失敗,它將能夠成功地依靠另一台引擎着陸。每台引擎中都有很大的冗餘度,因為我們希望着陸風險儘可能接近於零。」馬斯克寫道

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    火星基地建設

    成功抵達火星之後,要如何生存下來呢?

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    鄭永春着重強調了三點:能源供應、原位資源利用以及輻射防護。以能源供應為例,火星一晝夜是24小時39分鐘,因為比地球更遠離太陽,僅採用太陽能可能無法滿足火星基地需求。核能可能是未來火星基地所需的能源供應方式。

    馬斯克提出的新目標是在2022年完成第一次火星貨運任務。將在明年第二季度開始建造第一艘飛船,並準備在5年內發射。接下來在2024年,發射4艘飛船前往火星,其中包括2艘載人飛船和2艘貨運飛船。在火星上第一個任務目標是找到最好的水源地,之後是建造推進劑工廠。屆時,SpaceX在火星上將有6艘飛船,擁有足夠的物資建立推進劑工廠,包括大型太陽能電池板,然後進行採礦和凈化水,獲得大氣層中的二氧化碳,然後製造和存儲深冷甲烷和氧氣。

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    鄭永春曾預測,或許在2030年,人類可以登陸火星,這與馬斯克的時間表似乎存在某些重合。對於馬斯克的最近計劃,他評價說:「我相信移民火星會越來越具有可操作性、現實性。技術的發展還是挺快的,最後加上商業力量的幫助。」

    移民火星不是夢?十年後 我們火星見

    十年後,或許我們就可以火星見。正如馬斯克暢想:「火星基地最初可能只是一艘飛船,然後是多艘飛船,接着我們開始在火星上建造城市,並不斷擴大城市規模。隨着時間的推移,在我們的不斷改造下,火星將成為一個適合人類生存的地方。」

    移民火星不是夢?十年後 我們火星見

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