四年内美国能把宇航员送上火星吗？

来源：环球时报

【环球时报特约记者 晨阳】编者的话：美国总统特朗普20日在就职演讲中声称要在任期内实现“星条旗飘扬在火星上”，引起各大媒体的好奇——有美媒认为，特朗普的目标并非没有成真的可能，或许能促进美国航天的重大进步。也有媒体质疑，当前美国困难重重的“阿尔忒弥斯”载人登月计划尚没有实现，如何能在短短4年内实现载人登火星？

得到马斯克极力支持

特朗普宣誓就任美国第47任总统后，随即在美国国会大厦圆形大厅发表了时长约30分钟的演讲，其中明确提到“将会把美国宇航员送上火星”。他在演讲中表示，“我们将把美国宇航员送上火星，在火星上插上星条旗……这也是一个伟大国家的命脉。现在，我们的国家比任何其他国家都更雄心勃勃。没有哪个国家能像我们一样。”

美国“太空”网站21日称，19世纪美国在北美扩张才得以建立现在的美国，特朗普的演讲套用了这一概念并瞄向了太空领域。该报道还注意到，特朗普的这番言论也得到参加就职仪式的美国亿万富翁、太空探索技术公司（SpaceX）首席执行官马斯克的极力支持，他当场用双手竖起大拇指，以示赞同之意。马斯克长期以来一直表示，他建立SpaceX的目标是将人类送上火星，以使人类成为一个多行星物种。

美国《纽约时报》21日称，特朗普没有透露登陆火星的具体细节，包括该计划对美国国家航空航天局（NASA）现有的登月计划意味着什么，以及宇航员何时可以到达火星、NASA如何筹集资金以支付该项目的资金等重要问题。特朗普以前曾多次提到登陆火星的愿望。去年10月9日，他在宾夕法尼亚州雷丁市的一次竞选集会上承诺，在他的第二任总统任期内将实现登陆火星。“我们将在太空中引领世界，并在我的任期结束前到达火星。”在另一次竞选集会上，他还催促马斯克的载人火星计划进一步加速：“埃隆，让那些火箭飞船动起来，因为我们希望在我的任期结束之前到达火星”。

美国“政治”网站称，特朗普与马斯克在载人登陆火星的目标上达成高度一致。马斯克在去年大选期间成为特朗普的主要盟友和政治捐助者，他希望 NASA放弃重返月球的计划，转而直奔火星。他多次将殖民火星称为“生命中的人寿保险”。

去年圣诞节期间，马斯克在社交媒体X上发帖称：“NASA‘阿尔忒弥斯’载人登月计划架构效率极低，因为它是一个最大化就业的计划，而不是一个最大化结果的计划。我们需要一些全新的东西。”第二天，马斯克更呼吁完全跳过月球项目：“不，我们要直接去火星。月球会让人分心。”

但马斯克的这种主张与NASA当前的计划截然相反。NASA副局长吉姆·弗里明确表示，“阿尔忒弥斯”载人登月计划是完美的，不需要改变。报道还提到，考虑到中国正在推进的载人登月计划，美国国会目前也并不倾向于支持马斯克的建议。

时间是否来得及

对于特朗普提出的登陆火星计划到底有几分可行性，外界首先关注的就是紧张的时间表。《纽约时报》称，抛开其他技术细节不谈，从时间上看，似乎特朗普的火星登陆计划并非没有可能。特朗普没有具体说明他是否是指要在2029年1月20日，即他在白宫的最后一天之前将美国宇航员送上火星，或许仅赶在最后期限之前向火星发送载人飞船就可以了。

报道注意到，马斯克去年9月曾公布了一个相对明确的登陆火星时间表：SpaceX将在2026年向火星发射5艘无人飞船，以测试它们穿过稀薄的火星大气层并完好无损地到达火星表面的能力。马斯克说，如果这些无人飞船成功了，那么首次载人火星飞行将在4年后进行。马斯克表示，从那时起，SpaceX将高频率地向火星发射载人飞船，目标是在约20年内建成一座自给自足的火星城市。

从日程规划上看，马斯克与特朗普的计划有可能实现吗？有分析认为，火星与地球最远距离超过4亿公里，最近距离约5500万公里，因此选择合适的时机发射探测器或飞船，可以明显减少飞行时间。例如2020年10月火星和地球的距离最近，考虑到地球与火星的距离、地球和火星绕太阳公转的速度、以及探测器的飞行速度，火星探测器的最佳发射窗口期是此前两三个月左右。因此在2020年7月内，阿联酋、中国和美国分别向火星发射了“希望号”火星探测器、天问一号火星探测器和“毅力”号火星车。由此可见，何时向火星发射探测器或载人飞船，可以相当准确地预测。

火星与地球的平均会合周期约780天，即26个月左右，在每个会合周期中，这两颗行星会迎来一次“最接近”。2025年1月是本轮地球与火星会合周期中，两颗星球距离最近的时候。以此推算，下一次火星与地球位置最近的时候是2027年3月，与马斯克赶在2026年年底发射无人飞船的计划基本吻合。但再下一次火星与地球位置最近的时候将是2029年5月，特朗普如想在总统任期看到搭载美国宇航员的飞船向火星发射，飞船需要比最合理时间表提前数月起飞。

至于特朗普想要在总统任期内看到“美国宇航员将星条旗插在火星上”，基本没有可能了。例如美国“好奇”号火星探测器于2011年11月26日升空，在火星降落的时间为2012年8月6日，耗时约8个月；“毅力”号火星车于2020年7月30日升空，降落在火星的时间为2021年2月19日，用了约7个月时间；中国天问一号探测器于2020年7月23日升空，进入火星轨道的时间为2021年2月10日，途中也耗费了约7个月。也就是说，如果特朗普想要在任内看到“美国宇航员登陆火星”，载人飞船需要提前近一年时间起飞，将显著增加宇航员的飞行时间并带来飞行轨迹复杂度的大幅提升，导致任务风险度的不必要增加。

多项技术难关尚未攻克

除了时间表带来的苛刻要求外，美国推进登陆火星计划还面临其他多方面的挑战。首先来自政治层面的忧虑。“太空”网站称，美国行星学会太空政策负责人凯西·德赖尔说，特朗普政府改变“阿尔忒弥斯”计划的驱动力是“保持美国在太空领域的领导地位”，特别是“对抗中国的太空雄心”。报道称，近年来中国的太空计划发展迅速，最新目标是2030年将航天员送上月球，并在未来十年内与俄罗斯合作在月球上建造载人研究科研站。同时中国还提前了将火星样本带回地球的时间表，最早可能在2031年完成，远远早于NASA-欧洲航天局的联合火星采样返回计划。报道提到，美欧火星采样返回计划与“阿尔忒弥斯”载人登月计划都面临成本飙升和进度超支的困扰，将在特朗普任期决定如何进行重大变革。但如果美国新政府将未来深空探测的重心转向登陆火星，不但技术风险极大，而且放弃这两个标志性的太空项目，将极大影响美国的“太空领先者形象”。“太空”网站称，如果中国在本世纪率先登上月球，“将对美国在太空领域的雄心造成重大打击”。

其次，特朗普推进登陆火星计划将带来NASA内部项目的大转向，导致相当程度的混乱。目前NASA内部仍然有很多人主张继续推进火星采样返回计划与“阿尔忒弥斯”载人登月计划。但马斯克作为特朗普设立的政府效率部负责人，誓言要从联邦预算中节省2万亿美元，确保“用好纳税人的钱”。分析人士认为，“阿尔忒弥斯”计划的核心——太空发射系统（SLS）运载火箭可能会被削减预算，它负责将“猎户座”载人飞船送往月球，但这种巨型火箭不可重复使用，每两年只能发射一次，每次发射的成本高达41亿美元。随着SpaceX的“星舰”超重型火箭有望将单次航天发射的成本降低到1000万美元以下，SLS和“阿尔忒弥斯”计划受到了严厉批评。类似的情况也出现在NASA的火星采样返回计划中，“太空”网站称，当SpaceX搭载的美国宇航员可以在2028年前后将火星样本带入飞船时，继续花费数十亿美元在2040年完成无人探测器的火星样本返回任务就没有意义。德赖尔认为，该项目的前景非常黯淡，“一个合乎逻辑的替代方案可能是马斯克以某种方式将该项目与SpaceX的计划合并”。

“太空”网站猜测，近年来NASA经费持续削减，不可能同时支撑多个重量级深空探测任务。因此特朗普政府可能选择取消耗资巨大的火星采样返回计划与“阿尔忒弥斯”载人登月计划，将上百亿美元的经费转用于马斯克主导的火星登陆计划，从而解决后者的资金问题。但这些重大项目的调整不可避免地会导致一定程度的混乱，进而导致本已紧迫的时间表更紧张。

《纽约时报》批评称，长期以来，马斯克一直为他的火箭开发提供不切实际、过于乐观的时间表。2016年，他预测SpaceX的首次火星无人任务将于2022年发射，宇航员将于今年前往火星。如今SpaceX在技术上取得长足进步，但仍然远未达到完成火星之旅所需的条件。即便是飞向火星的单程任务，SpaceX计划执行火星任务的“星舰”超重型火箭也必须首先需要完成在轨添加燃料的技术验证。SpaceX此前宣称，在轨道上加注燃料是提升飞船有效载荷的最有效办法，可以极大降低发射成本。但现实是“星舰”目前刚完成第七次发射试验并遭遇挫败。就技术成熟度而言，“星舰”距离获得载人飞行的认证尚有较大差距，很多关键技术也还有待测试。

如果执行载人飞行，对于飞船的要求要比无人探测器高得多。例如宇航员前往火星需要至少7个月的太空旅程，这也意味着“星舰”的生命支持系统必须非常可靠地执行一系列任务，以保持飞船的宜居性。同时它还需要抵御深空环境中的强烈宇宙辐射，避免宇航员的身体机能受损。“太空”网站则提到，长时间的太空旅行，还可能对独处飞船的宇航员心理造成无法预测的影响。

宇航员成功登陆火星后，回程将需要更多尚未验证的技术。考虑到地球与火星的会合周期，抵达火星的宇航员需要在火星上停留两年多时间才能返程，因此飞船需要能在火星恶劣的环境中保证宇航员至少两年的生活所需以及返程的必要消耗，很可能需要发射多艘“星舰”才能携带如此众多的物资。同时还需要NASA对火星表面展开更多探索，选择适合宇航员长期驻留的地点。

此外，“星舰”采用甲烷和氧气作为燃料，返程时必须重新补充。尽管SpaceX大胆设想利用太阳能从火星空气中进行提取，但相关技术目前仍处于假设阶段，距工程化实用落地还有很远的距离。《纽约时报》称，可以想象，SpaceX在早期阶段更可能会派出大批携带额外燃料的“星舰”在火星轨道对返程飞船进行在轨燃料加注，但这些设计会显著增加任务复杂性，并带来风险。