当前位置:首页 > 航天 > 正文

共建载人火星基地_航天技术

2019-10-12 航天

共建载人火星基地_航天技术
人类探索火星并最终在火星上定居,这是目前世界上的一项大胆倡议。把人送上火星的最大困难在于火星离地球实在太远,人到达火星要经过很长时间,如何才能使人健康而又舒适地度过这漫长岁月的旅途生活呢?这是一个比较棘手的问题。
科学家仔细研究了 1994~2020 年地球与火星间的飞行机会,经过测算,向火星飞行单程需 220~270 天,在火星上驻留 460 天,返回地球需 240 天,全部旅行时间总计约需 1000 天,加之地球与火星的位置关系,出发的机会 26 个月才有一次,而地球至月球每半天就有一次出发机会,用一周时间就可往返一次。因此,空间待机时间长成为载人火星探测实施困难的最大原因。此外,通信时间滞后,地球? 火星为 4~20 分钟,而地球? 月球只有 1.3 秒钟,这是很大的不利因素。所以,载人火星探测技术研究的关键是:①研究缩短向火星飞行的时间;②研究解决大型运输系统与动力;③研究航天员到达火星后的安全、健康、生活及活动能力;④研究火星和周围大气以及土壤的利用;⑤研究火星的低重力及辐射环境的对策。
科学家指出,载人火星飞行仍应采取循序渐进的发展战略。第一步利用机器人对火星进行全方位探索,这期间将以发射火星观测站为起点,随后再发射一个观测站,最后以火星漫游车收集各种样品完成任务返回地球而结束。这些任务的目的在于测定火星的地质化学特征,在全面勘测的基础上,帮助人类准确无误地选定在火星上的着陆点。第二步是制订一项空间生命科学研究计划,以验证长期航天飞行的可行性,增进对长期飞行的生理因素的了解。第三步是人着陆在火星表面上,并建立前哨站。第四步建立火星基地,研究向火星移民的重大举措。
火星是人类的共同财富,远征火星是人类多年来梦寐以求的事。开发火星将是人类最为激动人心的伟大壮举,具有投入资金巨大、周期长、开拓性强、带动性广的诸多特点。但就载人火星探测计划而言,已由往常的单一航天活动计划向综合性探测方向发展,由短期活动计划向长远目标计划发展,由多个目标任务向综合性系统目标发展。该计划的执行,不仅有利于各项计划的衔接、互补,而且有利于技术继承性及节省投资,加速活动的进程。载人火星探测,无论从规模、技术,或是从经济等方面考虑,都不是一个国家能独立完成的。活动本身就需要广泛开展国际合作,制定统一政策。并且每个国家,也只能按照本国的力量与特定条件,尽量发挥自己的优势,只有这样才能积极参与国际合作,共同开发,共享成果。
最近几年,载人火星探测的双边合作、多边合作以及国际合作会议频繁召开。美国、俄罗斯、欧空局、日本等国公布了各自火星探测器的新构思。纷纷指出,成熟的美国航天飞机技术、俄罗斯的空间站长期载人技术,已初步具备将人送上火星的条件,倘若采取国际合作的方式进行载人火星探测,并使用俄罗斯能源号大型运载火箭,是有可能在今后 20 年内建成有人火星基地,估计合作计划所需经费为 600 亿美元。
国际合作后的载人火星探测,具体设想是:在 90 年代中期以后陆续发射几个“火星漫游者”机器人,它们将象伞兵一样降落到火星表面, 为人类登上火星鸣锣开道。这些机器人中的一部分将带着探测结果返回地球,为航天专家考虑载人火星飞船的着陆地点和方式提供依据。
俄罗斯研制的马尔斯霍德漫游者机器人,是一个备有 6 个直径为 36 厘米的圆锥形车轮的漫游车。车上携带有法国、美国研制的移动实验用电视系统,俄罗斯、法国研制的光谱仪等装置。并使用漫游车上的机械手和钻岩机采集火星表面以下 35 厘米深处的火星冻土,由能加热到 1000 ℃的分析仪器详细分析分子结构。漫游者的通信将利用美国的火星观测者探测器作为中继站,由它将全部信息转发至地球接收站。
美国拟于 1996~1998 年发射以火星环境调查为目的,利用德尔它火箭以一箭四星方式把数十个探测器陆续送至火星表面,采用尽可能避免冲击的半软着陆的方法。在再入火星大气层时由降落伞减速后,分离防护用气罩,使气囊膨胀式定点探测器减速着陆。探测器内备有摄像机、地震仪、氧化氮敏感器等测试仪器及天线。打算通过国际合作,在火星表面上设置 25~30 个定点探测器,建立自动化的火星探测网。
根据当前航天的发展趋势来判断,到 21 世纪初,载人火星探测准备工作将会有重大性突破,预计 2020 年以后,即可开始进行载人火星飞行。按照计划,提前两年把带有火星车的“火星住宅”和返回用航天器事先送往火星。火星车是专供航天员对火星进行大面积考察的工具。同时送上火星的还有各种实验设备与摄影器材等。
人们热切地期望第一次载人火星飞行时刻的到来,并衷心祝愿能按照预定计划顺利到达目的地。按照目前的设想,第一次远征火星计划将进行两次载人飞行。在第一批航天员出征 3~4 个月后,第二批开始上路。每批为 6 名航天员,男女各半,预计将花费 9 个月的时间到达火星着陆,在火星上驻留生活、工作约 1 年,再用 9 个月时间返回地球。有人认为,女性航天员更适宜于长期太空生活,火星远征队伍中配备女航天员,在乘员中可起到调节情感稳定情绪的特殊作用。
人们不难想象,第一个踏上火星,跨出可喜的第一步,把红旗插上火星之巅的人,是何等的伟大,多么让人羡慕敬佩啊!因为他的成功标志着全人类能够征服火星,在火星上建立基地,向火星索取资源。
大约到 21 世纪中叶便可建立火星基地了。火星基地的场地选在赤道附近,这里的气候适合人类居住与植物栽培。所建基地向东西方扩展约 400 米,向南北方向扩展约 500 米,以后还可进一步向南扩展。居住地是一圆筒形的金属制单元住宅。其上全部用火星土壤覆盖,以防止穿透稀薄大气的宇宙射线的侵害。位于基地中央,是动植物饲养和栽培的场地,动物饲养场为圆形建筑物,中间很大的空间用薄膜覆盖,用作实验农场和公园。在其周围还配有温室,栽培供人享用的植物。温室的透明部分采用高分子的纤维材料塑料薄膜,一方面可提高植物所需的光的穿透性,另一方面又可抑制紫外线透过。在夜间,采用能绝热的屏蔽材料防止温室内的温度降低。可栽培的作物有小麦、稻、马铃薯、大豆、莴苣、西红柿等,选用水栽培和土壤栽培两者兼顾的办法。最终达到在火星上进行科学调查和植物栽培实验的目的。 至于火星基地上的能源,初期可选用小型核反应堆发电,还可采用太阳能发电和风力发电的互补供电方式。