把人送上火星,究竟難在哪裡?

老兵行動


人類登上月球已經快50年了,從登月之後人類雖然一直都有登陸火星的計劃,但至今卻沒有成行,預估在未來十年之中,人類登陸火星的希望還是十分渺茫,那麼為什麼至今沒有登陸火星呢?登陸火星到底難在哪裡?



從大的方面來說,原因主要有三個方面,分別是技術要求高,資金耗費大,沒有實用價值。

先說技術要求高,登陸火星和登月還是很不一樣的,火星距離地球要比月球遠得多,月球距離地球的平均距離為38萬公里,但是火星距離最近的時候也有5500萬公里,最遠的時候卻達3.7億公里,人類登陸火星,即便在火星距離地球比較近的時候,光去一趟的旅程就需要耗費數月的時間,在火星上考察時通常還要等到下一次火星和地球距離比較近的時候返回,這樣一去一回就是曠時日久,時間是按年來計算的,不像登陸月球幾天就可以。


那麼這樣的話想登陸火星技術上要求也是很高的,主要體現在兩個方面,就是耗能高、裝備多。

耗能高就是要想把火星飛船和宇航員發射到火星軌道上,需要極大推力的火箭,而且來回都需要消耗大量燃料,裝備多就是非常需要攜帶很多的東西,比如各種探測器,火星降落設備,返回設備,宇航員生活設備等,比空間站所需要的東西太多,要做到這些甚至需要先將太空飛船、返回設備、大量燃料以及宇航員所需要的東西運送到地球附近的太空中,組裝好之後再用自帶的發動機加速,之後利用地球引力彈弓效應發往火星,但是旅途中也需要耗費很大的能量。


雖然美國人早就有探火計劃,但是在立項上一直沒有任何行動,就是因為這一計劃耗資太大了,上世紀六七十年代時的美國人的探月工程花費了255億美元,如果放到現在的話,光考慮物價上漲幅度就得在十倍以上,如果登陸火星的話,耗費的資金肯定要比登陸月球更高,國會是很難給批下來的。

其實如今的人類登陸火星在價值方面體現的更是一種象徵意義,因為技術方面目前人類還沒有開發火星的可能,而且地球上的人口還不至於多到資源緊張的程度,所以也沒有迫切的開發火星的需要,而美國人在當年登月之後之所以沒有再次登月,除了花費較大之外,一個重要的原因也是除了科研價值和首個登陸月球的國家的象徵意義之外,並沒有什麼實用意義,這就是阿波羅登月之後,人類的探月和探火計劃一直擱置的原因,美國等國家選擇的方式是發射無人探測器,這樣耗資不用太大,也能取得很多想要的科研成果。



科普大世界


雖然火星是目前除地球之外人類研究程度最高的行星,也是載人登陸的首選行星。但想登陸火星,還真不是件容易的事兒(宙姐也表示很無奈╮(╯▽╰)╭),為什麼呢?

載人火星任務距離遙遠、時間漫長、環境惡劣,大量技術難點有待突破。且不論如何製造重型運載火箭和飛船來完成地球和火星之間的往返轉移,如何解決載人飛行器在火星表面的進入大氣、減速下降、定點著陸和起飛對接EDL&A(Entry Descent Landing & Ascent)問題,如何構建火星居住艙、溫室、火星車,解決結構、能源、熱控等問題,火星飛船返回地球后如何再入與回收……單就如何保障火星任務航天員而言,就存在諸多技術挑戰,包括保障航天員長期飛行和火星駐留期間居住與生活環境、保障航天員在火星表面大範圍機動與作業、保障航天員任務全程健康安全等。

宙姐在此列舉其中幾個點:

——輻射防護。火星飛行任務期間,飛行器遠離地球磁場保護,星際空間及火星表面上的輻射環境遠比近地軌道飛行惡劣,特定條件下(如大規模太陽粒子爆發)可能對航天員的生命和健康構成威脅。因此輻射防護是制約任務可行性的瓶頸之一。目前想到的防護措施包括加厚艙壁、藥物防護、製造掩體、製造等離子場、選拔輻射敏感度不高的航天員等,大都會加大任務規模,可行性有待進一步論證。

——長期失重。載人航天飛行的經驗告訴我們,長期失重將造成肌肉萎縮、鈣流失、腎臟負擔增大、體液轉移等問題,執行長期飛行任務的航天員返回地球后都要經歷一段時間的後恢復期。但火星航天員在經歷了200天左右的深空飛行後著陸火星時,沒有專業醫療保障團隊的協助,只能依靠自己完成重力適應並儘快投入探索任務,其難度可想而知。為減小失重的影響,飛船上會配備各種鍛鍊設施,或者製造人工重力,但這也將對飛行器結構和規模造成巨大影響。

——火星塵。美國“阿波羅”登月航天員曾反映飽受月塵困擾,月塵沾染登月服、面窗、艙外儀器設備,影響視覺、磨蝕設備且汙染座艙。而火星塵土帶來的困難只會比月塵更甚。月面是無風的真空環境,而火星存在大氣且風速極快,整個火星年中約1/4時間其表面都籠罩在漫天狂沙中。火星塵有強腐蝕性、毒性和穿透力,如果不慎被帶入艙中吸入體內,會造成肺部傷害。不過,電影《火星救援》裡那樣摧毀營地、吹散航天員乘組的塵暴是不會真實發生的,因為火星大氣密度不到地球的1%,雖然風速很快,但風壓很小,沒有那麼大的破壞力。

——生活物資保障。吃喝拉撒睡這些地球上再普通不過的事,在遙遠的火星征程中就不那麼簡單了。數百天的食品飲水和生活用品,如全從地球攜帶,需要多少艘貨運飛船專門拉物資?受控生態生保系統似乎是不錯的選擇,可以讓水和空氣循環使用,再加上種植植物和養殖動物給航天員補充營養。可是把一個足以維持4-6人乘組生命保障的受控生保系統發射到深空乃至火星表面,這個代價也是驚人的。來一組目前地面受控生態生保實驗規模的數據感受一下(見下表)——相當時間內還沒有火箭可以發射如此巨大的艙體入軌。還有食品的種類和口感能否滿足需要,再生食品如何加工,洗浴洗衣如何進行,廢棄物如何處理和再生利用……

——潛在的火星病毒。雖然目前還未找到火星上存在生命的確鑿證據,但不能排除這種可能性。如果火星上存在傳染性病毒並被航天員帶回地球、而後在地球環境下繁殖變異,這簡直是不堪設想的災難科幻片情節。當然,對這個未知問題科學家們也有不同觀點。美國“火星協會”會長羅伯特.祖布林曾這麼舉例:“人和榆樹會相互傳染疾病嗎?不會。人的流感不會傳染給榆樹,榆樹的病蟲害也不會傳染給人。因為人和榆樹這兩個物種之間差異太大了。而人和火星生命之間的物種差異,應該比人和樹的差異還大吧?”當然,這畢竟是未知世界的事情,還需要進一步瞭解再思考防禦方式。

通往火星的征程困難重重,但始終阻擋不了人類探索宇宙的慾望。新技術的突破將給我們帶來新的探索模式和新的希望,例如深度睡眠、核火箭和等離子火箭、原位資源利用等技術,或將完全顛覆我們目前構想的載人火星探索模式。

設想航天員可以在冬眠中完成星際飛行、直到抵達目的地再被喚醒,將大大節省生活物資、減少廢棄物排放,也避免了由於長時間處於密閉狹小空間帶來的心理問題。目前美國已經開始探索這一技術的可行性,亞特蘭大航天工程公司已開展相關研究,並已研發出可以維持一個人一週冬眠的系統。

▲冬眠技術用於火星征程

核火箭和等離子火箭等新型推進系統將會大大縮減星際飛行時間,往返火星的飛行時間將不是數百天而是數十天甚至更短,這樣由於任務時長帶來的一系列難題(物資供應、輻射累積、長期失重、心理壓力……)也將迎刃而解。試想長途冒險變成了短期旅行,火星征程的難度是不是大幅降低?

原位資源利用(ISRU)即利用火星資源生產航天員需要的物資,這一理念在多年前就被提出,但實施難度很大。《火星救援》中在火星上種土豆就屬於此範疇,還包括利用火星大氣製造氧氣,利用火星土壤建造基地和掩體,尋找水用做生活物資和生產推進劑等。ISRU可縮減火星飛行器從地球出發的規模,適用於火星探索的成熟階段。

火星,人類終將會到來。——宙姐

ヾ( ̄▽ ̄)~以上~拿好不謝~

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語宙


把人送上火星,究竟難在哪裡?提問者說:火星是目前除地球之外人類研究程度最高的行星,也是載人登陸的首選行星。人類一直研究登陸甚至殖民火星,但到現在都未能實現把人送上火星,究竟難在哪?要問難在哪裡,當然是考慮到宇航員的生存。如果是搬運一堆機器人過去,難度會少很多。運送宇航員這樣的大活人,首先是費用上的困難。運送機器人的費用,大概只要運送宇航員的1%。包括諾貝爾獎獲得者溫伯格在內,是反對美國宇航局把有限的航天經費用於載人航天的。溫伯格認為,載人航天更多是政治意義,在科學上意義不大。比如,維修哈勃望遠鏡完全可以派遣機器人去做,而讓宇航員到太空去維修,不但增加了週期,而且使得經費增加了幾十倍。人工維修哈勃望遠鏡的費用都可以重新建造幾個新的望遠鏡了。不過,想要在未來大規模的進行太空移民,載人航天是必不可少的。而載人航天存在著火箭運行時間週期長的問題。現在的火箭主要是化學能源火箭,速度慢,載重少。要想前往火星,或者更遙遠的行星探險,起碼需要核動力火箭。核動力火箭現在技術上還不成熟。不過,這個問題在將來是好解決的,技術上不是不能解決的。那麼,就是一個宇航員的生活問題。要知道,地球到火星的距離非常遙遠,來往要2年左右。這麼長久的時間,宇航員擁擠在一個狹隘的地方,如何解決生存?如何保證身體健康和心理健康不出問題?正常人在幽閉的環境裡面很快就會發瘋,宇航員心理素質會好一點,但也有極限。所以,火箭的生活區要儘可能的大一點,要有娛樂設施,人員數量至少要保證4-5個人,這樣可以交流。不交流,會讓宇航員發瘋。而增加生活區域,就極大的增加了遠航的成本。此外,還要考慮宇航員身體健康,在微小的重力環境中,人體的鈣質會流失,宇航員一年都在飛船上面,是很容易骨折的,僅僅依靠鍛鍊和飲食是不能完全解決問題的,還需要加大醫學研究。外太空的輻射更是殺手,會對宇航員造成生命的威脅。這些都是要考慮進去的。總之,進行載人航天去做火星旅行在目前的技術條件下,還是一個比較大的難題,需要我們做進一步研究。


懷疑探索者



人類早在,1969年7月由美國宇航員阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林就乘坐阿波羅11號。登錄月球,並在月球表面進行了兩個半小時的月錶行走(邁克爾·科林斯在指令艙中環繞月球)。自此人類就開始計劃登錄火星。


在探索宇宙領域中人類開始大力發展,而就在不久前硅谷鋼鐵俠埃隆·馬斯克旗下的SpaceX太空探索技術公司所開發的一枚“獵鷹9號”火箭在起飛後不久就爆炸了。這導致這個高科技界的璀璨明星也不得不苦笑著感慨:“宇宙探索真棘手啊!”。他的這句話也是眾多航天界人士的心聲。在所有的向宇宙發射探測器的嘗試之中,有接近三分之二都是以失敗告終。一直以來,人們可能會為這樣一個問題而產生困惑。

那就是,為什麼在50年前,人類就已經成功登上月球了,而且看起來並不是很困難,據說當時所使用計算機的計算速度還趕不上現在的一臺Iphone7呢。那麼,為何我們現在想要登陸火星,卻顯得那麼困難重重呢?



其中,最主要的原因是在於,這兩個登陸任務之間在距離上的巨大差別。地球到月球的距離,隨著月球轉動週期的變化,在35萬千米到40萬千米之間。而地球到火星的距離卻是這個數字的幾千倍。在2003年,地球與火星達到6萬年間最近的時間點,兩者仍然相距大約5500萬千米。


由於地球繞太陽轉動一週需要365天,而火星圍繞太陽轉動一週則是687個地球日,所以它們的運行軌跡並不同步。在極端的情況下,兩顆星球各自運行到太陽的兩邊時,它們的距離甚至會變到非常遙遠的4億千米。

因此,地球離火星的距離,大概是地球離月球距離的180 ~ 1000倍。就算我們使用比“阿波羅號”飛往月球時更快的速度,要去到火星,宇航員也依然需要經歷比地球去到月球遙遠數百倍的旅途,而且其中充滿變數。

人類早期的一些相對簡單的火星探測任務,幾乎也都是以失敗收場。

其中,前蘇聯是嘗試失敗最多的國家。1971年,蘇聯發射的“火星2號”是人類歷史上第一個嘗試飛往火星著陸的人造機器,但很不幸的是,它在登陸的時候一頭撞上了地面,摔得粉碎。而蘇聯隨後發射的“火星2D號”,甚至連地球的大氣層都沒有突破成功,更不要說探索火星了。“火星5號”是最為成功一個探測器,它成功進入了火星的軌道,並傳回了60張火星的圖像,但之後很快也因為通訊故障停止了工作。

阻礙人造探測器登上火星最大的困難是地球到火星之間遙遠的距離,這令信息來回傳輸的時間花費過長。在緊急情況下,無法及時地改變軌道或做出補救措施。

當然了,所有的這些失敗,隨著美國航天局“勇氣號”和“機遇號”登陸火星的成功,歷史翻開了新篇。相信很快,人類宇航員就能夠像登陸月球那樣登上火星,開展探測工作。


Voyager1v


登陸火星沒那麼難,難的是地球到火星至少5500萬公里的距離,全世界現有的所有火箭都不能承擔這麼長距離的載人運載任務。

單單說登陸火星,不說來回的路程,按現在的技術是比較容易實現的,美國、中國、俄羅斯、日本、印度、歐盟/英國都發射過月球登陸探測器。美國和歐盟已經發射過幾個火星登樓探測器,美國的好奇號探測器已經在火星獲得了大量的數據資料,使人類對火星的瞭解程度越來越高。探測器登陸技術與載人登陸技術差別不是太大,只要能保證在登陸的時候,飛船的震盪、撞擊在人和設備的承受能力之下,採用適當的減速手段,就能實現登陸。

但活生生的人與機器人可不一樣,機器人只需要有電就行,不會孤獨寂寞、也不會餓死。而人不行3天不喝水、1周不吃飯就要掛掉。現在的飛行器,從地球飛到火星需要差不多半年,飛船至少要攜帶來回1年的食物和能源,因為不知道可能面臨的問題,所攜帶的物資還得有更大的富餘量。這就對飛船的運載能力有很大的要求,可用空間也需要更大,全世界現有的運載火箭都無法承擔。

現在各個航天大國都在研製自己的大推力運載火箭,我國在研製長征9號為了登月做準備,預計近地軌道運載能力能達到120噸左右,美國在研製SLS發射系統,運載能力預計可達到人類歷史之最的165到180噸,可以承當更高難度的火箭發射任務。目前也有設想,預先發射製造燃料和食物的設備,在火星上捕捉季節性波動的甲烷生產燃料,用機器人種地生產食物,不過這也是一項大工程。


來看世界呀


難在生命系統,從地球到火星目前最快要4個月,這四個月要解決宇航員的吃喝拉撒睡等最基本的問題,這個其實還不是最難的,最難的是登陸後如何返回。如果要考慮登陸後在火星上讓返回艙再次發射入軌,與留軌的推進器對接,然後再返回地球,那麼最開始在地球上起飛時的火箭將是巨大的,目前還做不到。美國當年登月用的土星5號目前美國自己都造不了,更別提火星了


dp1988


nasa給你看什麼你知道什麼 不給你看什麼 你就不知道什麼 nasa員工為什麼要籤保密協議 就是怕洩露 洩露了全家遭殃 nasa可以說蠻了太多東西了 很多圖片發出來都是經過處理的 你可以想象火星上有建築遺址 nasa就是不給你看 怕你受不了 太多的唯心主義不相信這些東西 如果給他們看了 那就亂套了 恐慌就不是一點點


我樓上住著好多畜生


我不認同俺們中俄與眾東方陣營小夥伴國直接去火星,咱們優先是月球,包括由中俄主導的眾東方陣營夥伴國月球領地的分封,共同在月球生存與生活是東方的首任務,西方直接去火星,俺們管不到。專心點,大家共同努力。


文紅35


月球都沒有徵服,為什麼我們糾結於去火星生存呢?地球都不好好愛護珍惜,為什麼我們要去外太空呢?沙漠比月面好上一萬倍,為什麼我們不去住人呢?貧窮到連自己都養不活,為什麼我們還要生那麼多娃呢?科學家腦子進水了吧?先好好改造地球保護地球愛護地球的可持續性生存,再談外太空的事也不遲啊!


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