科技日报记者 付毅飞
日前，国家航天局对外发布我国初次火星勘探使命科学方针先期研讨团队招募布告。据悉，此次方案将于2020年完结火星盘绕、着陆和巡视，对火星打开全球性、综合性的盘绕勘探。
相较于我国步步为营的火星勘探方案，美国人好像很着急，现已开端研讨在太空中种辣椒，以保证宇航员在飞向火星路途中的养分。究竟，美国国家航空航天局（NASA）的原定方案，是在本世纪30年代将宇航员送上火星，而这是一段长达半年之久的绵长旅途。
可是，在太空种辣椒并非火星探险者们面对的最大问题。全国空间勘探技能首席科学传达专家庞之浩向科技日报记者介绍，登陆火星使命分为发射、巡航、下降和着陆、外表操作几个阶段。即使是无人勘探器，想要登陆火星也是困难重重，再带上宇航员，难度将倍增。
究竟，人类连30万公里远的月球都迟迟未能重返，登陆火星的难度可想而知。
飞向火星
超远间隔带来大困扰
火星间隔地球最近时超越5000万公里，最远约4亿公里，是地月间隔的上千倍。这样的间隔带来了一系列费事。
第一个问题是通讯。庞之浩介绍，无线电信号在火星与地球间往复一次，延时最长可达40分钟。信号衰减也很严峻，其强度仅为从月球发回信号的百万分之一。
因而，关于飞船变轨、近火制动等精度要求极高的操作来说，等候地上指令无疑是行不通的。而要由飞翔器独立完结这些操作，就要求它具有很强的自主才干。
由间隔形成的另一个问题是飞翔时刻。根据现有技能，飞翔器从地球飞到火星需求8个月。栽培蔬菜可以满意宇航员的口味和养分需求，但长时刻失重环境以及空间辐射对人体健康形成的影响，科学家们还在苦苦寻觅对策。
除了健康问题，宇航员还将面对心理上的应战。试想，6个人在狭小的舱内关8个月，每天漂在一同面面相觑，还要不时阅历难以预知的危险，那味道几乎比坐牢还难过。尽管许多国家打开过各种实验，模仿火星飞翔、登陆进程，但地上演习究竟无法跟太空实践混为一谈。
最直接有用的解决办法是缩短这段旅程，但这需求宇航运载工具迎来革新。庞之浩介绍，美国与俄罗斯正在联合研发核动力火箭，能将火星游览时刻缩短到2个月。但该方案不只存在很多技能难题，还有一个严峻的副作用——核动力发生的辐射，相当于让宇航员每天拍8次X光片。与核动力相匹配的防辐射办法问题，现在尚待霸占。
别的，具有四分之一华人血缘的美国前宇航员张福林，其建立的公司正在规划一款“可变比冲磁等离子体火箭”。这种核电火箭听说仅需1个月就能飞到火星，但相关技能还处于研讨阶段，间隔工程使用遥遥无期。
下降着陆
“恐惧7分钟”检测科技力气
所以现在看来，宇航员还需先熬过8个月的“磨炼”，才干看到火星。当飞船精准完结近火制动后，他们将迎来火星旅程中最阴险的阶段——下降着陆。
庞之浩说，进入火星大气时，勘探器能接收到的遥测信号非常弱小；当它运转到火星反面时，地球上又无法精确获取其轨迹参数。再加上通讯延时的影响，火星着陆进程彻底需求勘探器自主完结。这一阶段，勘探器的防热办法是否牢靠，各种着陆相关设备能否按程序作业都至关重要。整个进程被称为“恐惧7分钟”，许多勘探器都在此功败垂成。
除了上述危险，载人飞船在火星着陆的办法也需求研讨。因为火星大气密度仅为地球的1%，下降伞作用有限，只能作为辅佐手法之一。到现在，人类火星勘探器的着陆办法主要有三种：包含“勇气号”“机会号”选用的气囊弹跳式、“洞悉号”选用的反推发动机+着陆腿式以及“猎奇号”所用的“空中起重机”式。
可是，以上办法都归于无人勘探器。即使是最重的“猎奇号”，也不过960公斤，就已将现有方案用到了极致。而未来载人火星着陆器的分量或许超越20吨，上述办法均不适用。
为此，NASA从2011年就开端进行“低密度超声速减速器”技能验证，并在随后几年间打开了数次实验。
庞之浩介绍，该技能由“超声速充气式气动减速器”和“巨型超声速环帆下降伞”组成。其间，气囊式的减速器布置在碟形着陆器外缘，当着陆器落向火星时，减速器会充气增大阻力面积，把下降速度从3.5倍音速降至2倍音速左右，到达下降伞安全打开条件。随后，直径33米的巨型下降伞打开，把下降速度减至亚音速。
这项技能被誉为“可以推翻规矩的技能”。庞之浩表明，跟着该技能的开展，合作由四五个下降伞组成的多伞体系，有望使火星外表软着陆办法所能接受的分量提高到15吨。
但该技能开展并不顺畅，高空实验接连遭受失利，以至于项目资金被NASA削减了多半。直到2017年，该技能高空实验才总算取得成功。
不过，现在议论载人火星着陆器还为时过早，NASA现在还在为载人登月着陆器投标。
地表生计
辐射与风暴的死亡威胁
假定宇航员踏上了火星的土地，也不意味着从此就能过上安静闲适的日子，火星上恶劣的环境早已等候多时。
因为大气密度低，火星上的辐射很强。中国科学院国家天文台研讨员郑永春介绍，世界中损害健康的辐射粒子主要有两类：一是太阳耀斑和日冕物质抛射时发生的太阳高能粒子；二是剂量较低但长时刻存在的银河世界射线。尤其是后者能量高、穿透性强，即使是30厘米厚的铝板，防护作用也很有限。
对此，只能寄希望于科学家尽早研发出既能有用隔绝辐射，又能穿上走得动的宇航服。
此外，火星上的风暴也让人“闻风色变”。庞之浩说，火星风暴能到达地球12级飓风的6倍，掀起的沙尘遮天蔽日，有时能继续几个月。2018年，美国“机会号”火星车便是遭受沙尘暴而“阵亡”。
有着这么多“限制条件”，美国能在21世纪30年代完结载人登陆火星的方案吗？
到现在，NASA并未确认载人登火方案，科学家们却是提出过各种想象：包含以月球基地为中转站；以月球轨迹空间站或地月拉格朗日L2点空间站为跳板；乃至“抓”一颗小行星当跳板等。不过现在人类没有完结重返月球，这些“跳板”更不知何时才干搭起来。
庞之浩表明，依照当时航天技能的开展，月球中转站等想象并非不能完结。包含洛马公司此前发表的“火星大本营”方案，尽管需求进行屡次发射入轨，以及杂乱的在轨交会对接和在轨加注，但都是根据现在现已把握的技能，只需十年左右就能施行。
他以为，未来十多年时刻内，载人登火触及的技能问题有望得到解决，但关键在于使命方案能否坚持如一，资金是否能继续投入。假如跟着政府更迭，航天方案也不断改变，那将会给推进方案进程带来困扰。
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修改：左常睿
审阅：朱丽
