为什么人类到现在都不能到达火星?三个关键因素阻挡了我们的脚步
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火星是除地球外人类最有希望到达的行星大家知道 , 地球的另外一个近邻金星 , 它太热了 , 而且还拥有以二氧化碳为主、浓烈和有毒的大气层;水星距离最近 , 温度不但很高 , 太阳辐射强度也首屈一指;土星和木星是气态行星 , 没有可供登陆的地面 , 大气层非常厚而且有毒 , 进入其中身体肯定会被压垮;天王星和海王星虽然有坚实的冰质地面可供行走 , 但是温度非常低 , 在上面势必会被冻成“冰坨” 。
所以 , 太阳系内就剩下火星 , 是地球以外唯一可能让我们登陆、且位于宜居带内的行星了 。 半个世纪以前 , 人类已经在月球上行走 。 而且还发射了以旅行者号为代表的 , 飞越冥王星甚至飞离太阳系的探测器 。 几十年来 , 我们已经在火星上发射了众多轨道探测器和着陆器 , 现在仍然在火星上运行的探测器也有一些 , 比如早前的洞察号 , 以及今年登陆的美国毅力号、我国的祝融号火星车 , 这些火星车定时会给我们传回照片和其它有价值的数据信息 。
之所以现在我们人类还没有登陆上火星 , 关键的原因就是有很多障碍还需要完美地破解 , 既包括载人远航的技术创新 , 同时也有人体在星际航行过程中的适应性、对火星自然环境的适应性等因素 。 归结起来 , 最关键的三大障碍 , 分别是漫长的航程、人体在长时间微重力下的适应以及在火星上的艰难生活 。
漫长的航程火星与地球的最近距离 , 有5500万公里 , 是地球和月球距离的140多倍 。 而火星和地球间的距离并非一成不变 , 由于分别在不同的轨道上以不同的速度围绕太阳运行 , 当二者处在太阳的两侧时 , 距离达到最大值 , 约为4亿公里 。 所以 , 要想到达火星 , 最理想的时机就是寻找到距离最近的时刻 , 来规划最理想的旅行周期 。
经测算 , 从地球到火星的火箭发射容器 , 大约每26个月才开启一次 。 最近的一次窗口期是2020年7月 , 当时地球上的人类共向火星发射了三颗无人探测器(美国毅力号、我国天问一号、阿联酋希望号探测器) , 都经历了长达6个月的飞行 , 才在理想的条件下抵达火星 。
而且 , 每26个月的时间窗口 , 并不会在各个方面都完全一致 , 从地球向火星发射探测器或者载人飞船 , 也都有利有弊 , 而最有利的时间窗口 , 则每15年发生一次 , 这也就意味着 , 从稳妥和成功率来看 , 我们可能15年才有一次机会 。
除此之外 , 在漫长的星际航行过程中 , 以现有技术体系来看 , 火箭推进器的效率发挥着重要作用 。 从目前来看 , 我们在火箭发射时 , 都是依靠化学燃料来推动的 , 长距离航行必须需要更多的燃料 , 也就占用了大量空间 , 这样的话其实不是最佳选择 。 如果要将人类送往火星 , 航天器还需要搭载必需的生命支持系统 , 同时也需要预留一定的人类活动空间 , 这样的话对于长时间旅行不是最佳的选择 。
今后如果要实施载人登陆火星 , 要想提高效率、速度更快、频次更高 , 必须改变现有的火箭推进模式 , 比如核能推进模式 , 远期以可控核聚变模式等 。
人类自身的问题在技术层面以外 , 长时间的星际航行 , 人体也将会面临极大的考验 。 因为人类在几百万年的进化过程中 , 已经非常适应地球引力作用下的地面生活 。 在漫长的星际旅行中 , 如何安全地适应微重力环境是个大问题 。
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