人类早在半个多世纪前就把脚印留在了月球,这么多年过去,为啥载人登陆火星还遥遥无期?很多人都不知道这个扎心事实——就人类目前的技术水平,把宇航员送上火星,基本就是一张有去无回的单程票。不是造不出足够大的火箭,也不是拿不出研究经费,实打实摆在那的几道技术坎,至今没人跨得过去。
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月球离地球才38万公里,飞船飞过去只要3天就能到。火星完全是另一个情况,最近的时候离地球都有5500万公里,最远能到4亿公里。火箭不能直飞火星,得沿着椭圆形转移轨道慢慢靠近,等火星转到预定位置,整个飞行过程最少就要9个月。
国内航天专家孙泽洲明确说过,现有化学推进技术下,往返火星一趟大概要三年时间。国际空间站宇航员最长驻留记录也才437天,还不到一年半。三年都待在狭小的飞船里,光是对心理的考验,就已经超出了目前人类能承受的范围。
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往返火星需要的总速度增量,是地月任务的三倍还多。按照齐奥尔科夫斯基火箭方程,速度增量和燃料质量是指数关系,送1吨载荷到火星需要大约230吨推进剂,送到月球只需要约18吨。这么多燃料不可能靠一发火箭全部送上去,必须在轨道上多次加注。
登月任务只需要2到4次在轨加油就能搞定,火星任务需要10到20次。哪怕单次加注的失败率只有5%,10次加注完成后任务成功率就只剩大约60%,差不多一半概率在出发前就出问题。马斯克也曾公开说过,在月球上合成火箭燃料都非常难,获取氢气和碳来做甲烷的门槛太高,火星更远更没法补给。
我们在地球上有大气层和磁场挡着,绝大多数宇宙射线都进不来。离开地球的保护圈之后,外太空全是各种高能宇宙辐射,能轻松破坏人体DNA,诱发细胞癌变或者其他严重疾病。月球还在地球磁层的保护范围内,火星早就出了保护圈,宇航员全程都要直接暴露在辐射下。
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火星飞行途中宇航员接收到的银河宇宙射线剂量,大约是地球表面的200倍。之前阿尔忒弥斯二号任务刷新了载人航天飞行的最远纪录,也才飞到距地球40.7万公里的位置,还没完全脱离地球磁层的保护。火星飞行的辐射环境到底有多凶险,至今没有任何实际任务验证过。
月球没有大气,着陆直接靠反推火箭就能搞定。火星有大气,但密度只有地球的1%,这个密度说多不多说少不少,特别尴尬。用降落伞减速吧,大气太稀薄根本减不下多少速度,只用反推火箭吧,又会受到大气流动的干扰。
NASA的毅力号无人火星车着陆,用的是复杂的空中吊车技术,无人探测玩这套都已经难上天,换成载人飞船难度直接翻好多倍。从火星表面起飞返回更麻烦,所有燃料都得从地球带过去,火星本身没法补充,这又进一步堆高了发射的总重量。
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火星经常刮全球性沙尘暴,一刮就是连续几个月。沙尘暴虽然风速不算特别快,毕竟气气稀薄,但持续时间太长,沙尘会挡住阳光,让太阳能电池板没法发电。细小的火星沙尘无孔不入,会堵塞机械部件、磨损宇航服,沙尘里还混有对人体有毒的高氯酸盐,沾上吸入都有危害。
地球和火星之间通信还有个天然障碍,太阳运行到两者中间的时候,会严重干扰通信信号,直接导致断联。2026年1月就发生过一次日凌中断,NASA的火星探测器那段时间完全没法和地球联系,只能进入自主运行模式。要是宇航员在火星遇到紧急情况,地球这边根本没法指挥帮忙。
天问三号总设计师刘继忠说过,地球是人类的摇篮,但人类不可能永远待在摇篮里。他也明确了天问三号火星取样返回的计划,2028年前后发射,2031年左右把不少于500克的火星样品送回地球。但无人取样返回和载人登录往返完全是两码事,技术难度差了好几个数量级,不是能取样就能送人的。
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孙泽洲之前回应火星载人旅行的问题时也说得很实在,现在人类单次太空驻留也就四百多天,往返火星要三年,这么长的时间,对航天员的身体和心理适应能力都是无法解决的巨大挑战。所以各大航天机构的载人火星任务时间表一推再推,真不是不想去,是技术真的没到那一步。
参考资料:中国航天报 载人登陆火星的现存技术障碍
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