把人送上火星,究竟难在哪里?

老兵行动

登陆火星没那么难,难的是地球到火星至少5500万公里的距离,全世界现有的所有火箭都不能承担这么长距离的载人运载任务。

单单说登陆火星,不说来回的路程,按现在的技术是比较容易实现的,美国、中国、俄罗斯、日本、印度、欧盟/英国都发射过月球登陆探测器。美国和欧盟已经发射过几个火星登楼探测器,美国的好奇号探测器已经在火星获得了大量的数据资料,使人类对火星的了解程度越来越高。探测器登陆技术与载人登陆技术差别不是太大,只要能保证在登陆的时候,飞船的震荡、撞击在人和设备的承受能力之下,采用适当的减速手段,就能实现登陆。

但活生生的人与机器人可不一样,机器人只需要有电就行,不会孤独寂寞、也不会饿死。而人不行3天不喝水、1周不吃饭就要挂掉。现在的飞行器,从地球飞到火星需要差不多半年,飞船至少要携带来回1年的食物和能源,因为不知道可能面临的问题,所携带的物资还得有更大的富余量。这就对飞船的运载能力有很大的要求,可用空间也需要更大,全世界现有的运载火箭都无法承担。

现在各个航天大国都在研制自己的大推力运载火箭,我国在研制长征9号为了登月做准备,预计近地轨道运载能力能达到120吨左右,美国在研制SLS发射系统,运载能力预计可达到人类历史之最的165到180吨,可以承当更高难度的火箭发射任务。目前也有设想,预先发射制造燃料和食物的设备,在火星上捕捉季节性波动的甲烷生产燃料,用机器人种地生产食物,不过这也是一项大工程。


来看世界呀

虽然火星是目前除地球之外人类研究程度最高的行星,也是载人登陆的首选行星。但想登陆火星,还真不是件容易的事儿(宙姐也表示很无奈╮(╯▽╰)╭),为什么呢?

载人火星任务距离遥远、时间漫长、环境恶劣,大量技术难点有待突破。且不论如何制造重型运载火箭和飞船来完成地球和火星之间的往返转移,如何解决载人飞行器在火星表面的进入大气、减速下降、定点着陆和起飞对接EDL&A(Entry Descent Landing & Ascent)问题,如何构建火星居住舱、温室、火星车,解决结构、能源、热控等问题,火星飞船返回地球后如何再入与回收……单就如何保障火星任务航天员而言,就存在诸多技术挑战,包括保障航天员长期飞行和火星驻留期间居住与生活环境、保障航天员在火星表面大范围机动与作业、保障航天员任务全程健康安全等。

宙姐在此列举其中几个点:

——辐射防护。火星飞行任务期间,飞行器远离地球磁场保护,星际空间及火星表面上的辐射环境远比近地轨道飞行恶劣,特定条件下(如大规模太阳粒子爆发)可能对航天员的生命和健康构成威胁。因此辐射防护是制约任务可行性的瓶颈之一。目前想到的防护措施包括加厚舱壁、药物防护、制造掩体、制造等离子场、选拔辐射敏感度不高的航天员等,大都会加大任务规模,可行性有待进一步论证。

——长期失重。载人航天飞行的经验告诉我们,长期失重将造成肌肉萎缩、钙流失、肾脏负担增大、体液转移等问题,执行长期飞行任务的航天员返回地球后都要经历一段时间的后恢复期。但火星航天员在经历了200天左右的深空飞行后着陆火星时,没有专业医疗保障团队的协助,只能依靠自己完成重力适应并尽快投入探索任务,其难度可想而知。为减小失重的影响,飞船上会配备各种锻炼设施,或者制造人工重力,但这也将对飞行器结构和规模造成巨大影响。

——火星尘。美国“阿波罗”登月航天员曾反映饱受月尘困扰,月尘沾染登月服、面窗、舱外仪器设备,影响视觉、磨蚀设备且污染座舱。而火星尘土带来的困难只会比月尘更甚。月面是无风的真空环境,而火星存在大气且风速极快,整个火星年中约1/4时间其表面都笼罩在漫天狂沙中。火星尘有强腐蚀性、毒性和穿透力,如果不慎被带入舱中吸入体内,会造成肺部伤害。不过,电影《火星救援》里那样摧毁营地、吹散航天员乘组的尘暴是不会真实发生的,因为火星大气密度不到地球的1%,虽然风速很快,但风压很小,没有那么大的破坏力。

——生活物资保障。吃喝拉撒睡这些地球上再普通不过的事,在遥远的火星征程中就不那么简单了。数百天的食品饮水和生活用品,如全从地球携带,需要多少艘货运飞船专门拉物资?受控生态生保系统似乎是不错的选择,可以让水和空气循环使用,再加上种植植物和养殖动物给航天员补充营养。可是把一个足以维持4-6人乘组生命保障的受控生保系统发射到深空乃至火星表面,这个代价也是惊人的。来一组目前地面受控生态生保实验规模的数据感受一下(见下表)——相当时间内还没有火箭可以发射如此巨大的舱体入轨。还有食品的种类和口感能否满足需要,再生食品如何加工,洗浴洗衣如何进行,废弃物如何处理和再生利用……

——潜在的火星病毒。虽然目前还未找到火星上存在生命的确凿证据,但不能排除这种可能性。如果火星上存在传染性病毒并被航天员带回地球、而后在地球环境下繁殖变异,这简直是不堪设想的灾难科幻片情节。当然,对这个未知问题科学家们也有不同观点。美国“火星协会”会长罗伯特.祖布林曾这么举例:“人和榆树会相互传染疾病吗?不会。人的流感不会传染给榆树,榆树的病虫害也不会传染给人。因为人和榆树这两个物种之间差异太大了。而人和火星生命之间的物种差异,应该比人和树的差异还大吧?”当然,这毕竟是未知世界的事情,还需要进一步了解再思考防御方式。

通往火星的征程困难重重,但始终阻挡不了人类探索宇宙的欲望。新技术的突破将给我们带来新的探索模式和新的希望,例如深度睡眠、核火箭和等离子火箭、原位资源利用等技术,或将完全颠覆我们目前构想的载人火星探索模式。

设想航天员可以在冬眠中完成星际飞行、直到抵达目的地再被唤醒,将大大节省生活物资、减少废弃物排放,也避免了由于长时间处于密闭狭小空间带来的心理问题。目前美国已经开始探索这一技术的可行性,亚特兰大航天工程公司已开展相关研究,并已研发出可以维持一个人一周冬眠的系统。

▲冬眠技术用于火星征程

核火箭和等离子火箭等新型推进系统将会大大缩减星际飞行时间,往返火星的飞行时间将不是数百天而是数十天甚至更短,这样由于任务时长带来的一系列难题(物资供应、辐射累积、长期失重、心理压力……)也将迎刃而解。试想长途冒险变成了短期旅行,火星征程的难度是不是大幅降低?

原位资源利用(ISRU)即利用火星资源生产航天员需要的物资,这一理念在多年前就被提出,但实施难度很大。《火星救援》中在火星上种土豆就属于此范畴,还包括利用火星大气制造氧气,利用火星土壤建造基地和掩体,寻找水用做生活物资和生产推进剂等。ISRU可缩减火星飞行器从地球出发的规模,适用于火星探索的成熟阶段。

火星,人类终将会到来。——宙姐

ヾ( ̄▽ ̄)~以上~拿好不谢~


语宙

把人送上火星,究竟难在哪里?提问者说:火星是目前除地球之外人类研究程度最高的行星,也是载人登陆的首选行星。人类一直研究登陆甚至殖民火星,但到现在都未能实现把人送上火星,究竟难在哪?要问难在哪里,当然是考虑到宇航员的生存。如果是搬运一堆机器人过去,难度会少很多。运送宇航员这样的大活人,首先是费用上的困难。运送机器人的费用,大概只要运送宇航员的1%。包括诺贝尔奖获得者温伯格在内,是反对美国宇航局把有限的航天经费用于载人航天的。温伯格认为,载人航天更多是政治意义,在科学上意义不大。比如,维修哈勃望远镜完全可以派遣机器人去做,而让宇航员到太空去维修,不但增加了周期,而且使得经费增加了几十倍。人工维修哈勃望远镜的费用都可以重新建造几个新的望远镜了。不过,想要在未来大规模的进行太空移民,载人航天是必不可少的。而载人航天存在着火箭运行时间周期长的问题。现在的火箭主要是化学能源火箭,速度慢,载重少。要想前往火星,或者更遥远的行星探险,起码需要核动力火箭。核动力火箭现在技术上还不成熟。不过,这个问题在将来是好解决的,技术上不是不能解决的。那么,就是一个宇航员的生活问题。要知道,地球到火星的距离非常遥远,来往要2年左右。这么长久的时间,宇航员拥挤在一个狭隘的地方,如何解决生存?如何保证身体健康和心理健康不出问题?正常人在幽闭的环境里面很快就会发疯,宇航员心理素质会好一点,但也有极限。所以,火箭的生活区要尽可能的大一点,要有娱乐设施,人员数量至少要保证4-5个人,这样可以交流。不交流,会让宇航员发疯。而增加生活区域,就极大的增加了远航的成本。此外,还要考虑宇航员身体健康,在微小的重力环境中,人体的钙质会流失,宇航员一年都在飞船上面,是很容易骨折的,仅仅依靠锻炼和饮食是不能完全解决问题的,还需要加大医学研究。外太空的辐射更是杀手,会对宇航员造成生命的威胁。这些都是要考虑进去的。总之,进行载人航天去做火星旅行在目前的技术条件下,还是一个比较大的难题,需要我们做进一步研究。


怀疑探索者


人类早在,1969年7月由美国宇航员阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林就乘坐阿波罗11号。登录月球,并在月球表面进行了两个半小时的月表行走(迈克尔·科林斯在指令舱中环绕月球)。自此人类就开始计划登录火星。


在探索宇宙领域中人类开始大力发展,而就在不久前硅谷钢铁侠埃隆·马斯克旗下的SpaceX太空探索技术公司所开发的一枚“猎鹰9号”火箭在起飞后不久就爆炸了。这导致这个高科技界的璀璨明星也不得不苦笑着感慨:“宇宙探索真棘手啊!”。他的这句话也是众多航天界人士的心声。在所有的向宇宙发射探测器的尝试之中,有接近三分之二都是以失败告终。一直以来,人们可能会为这样一个问题而产生困惑。

那就是,为什么在50年前,人类就已经成功登上月球了,而且看起来并不是很困难,据说当时所使用计算机的计算速度还赶不上现在的一台Iphone7呢。那么,为何我们现在想要登陆火星,却显得那么困难重重呢?



其中,最主要的原因是在于,这两个登陆任务之间在距离上的巨大差别。地球到月球的距离,随着月球转动周期的变化,在35万千米到40万千米之间。而地球到火星的距离却是这个数字的几千倍。在2003年,地球与火星达到6万年间最近的时间点,两者仍然相距大约5500万千米。


由于地球绕太阳转动一周需要365天,而火星围绕太阳转动一周则是687个地球日,所以它们的运行轨迹并不同步。在极端的情况下,两颗星球各自运行到太阳的两边时,它们的距离甚至会变到非常遥远的4亿千米。

因此,地球离火星的距离,大概是地球离月球距离的180 ~ 1000倍。就算我们使用比“阿波罗号”飞往月球时更快的速度,要去到火星,宇航员也依然需要经历比地球去到月球遥远数百倍的旅途,而且其中充满变数。人类早期的一些相对简单的火星探测任务,几乎也都是以失败收场。



其中,前苏联是尝试失败最多的国家。1971年,苏联发射的“火星2号”是人类历史上第一个尝试飞往火星着陆的人造机器,但很不幸的是,它在登陆的时候一头撞上了地面,摔得粉碎。而苏联随后发射的“火星2D号”,甚至连地球的大气层都没有突破成功,更不要说探索火星了。“火星5号”是最为成功一个探测器,它成功进入了火星的轨道,并传回了60张火星的图像,但之后很快也因为通讯故障停止了工作。阻碍人造探测器登上火星最大的困难是地球到火星之间遥远的距离,这令信息来回传输的时间花费过长。在紧急情况下,无法及时地改变轨道或做出补救措施。



当然了,所有的这些失败,随着美国航天局“勇气号”和“机遇号”登陆火星的成功,历史翻开了新篇。相信很快,人类宇航员就能够像登陆月球那样登上火星,开展探测工作。


Voyager1v

nasa给你看什么你知道什么 不给你看什么 你就不知道什么 nasa员工为什么要签保密协议 就是怕泄露 泄露了全家遭殃 nasa可以说蛮了太多东西了 很多图片发出来都是经过处理的 你可以想象火星上有建筑遗址 nasa就是不给你看 怕你受不了 太多的唯心主义不相信这些东西 如果给他们看了 那就乱套了 恐慌就不是一点点


我楼上住着好多畜生

难在生命系统,从地球到火星目前最快要4个月,这四个月要解决宇航员的吃喝拉撒睡等最基本的问题,这个其实还不是最难的,最难的是登陆后如何返回。如果要考虑登陆后在火星上让返回舱再次发射入轨,与留轨的推进器对接,然后再返回地球,那么最开始在地球上起飞时的火箭将是巨大的,目前还做不到。美国当年登月用的土星5号目前美国自己都造不了,更别提火星了


dp1988

我不认同俺们中俄与众东方阵营小伙伴国直接去火星,咱们优先是月球,包括由中俄主导的众东方阵营伙伴国月球领地的分封,共同在月球生存与生活是东方的首任务,西方直接去火星,俺们管不到。专心点,大家共同努力。


文红35

月球都没有征服,为什么我们纠结于去火星生存呢?地球都不好好爱护珍惜,为什么我们要去外太空呢?沙漠比月面好上一万倍,为什么我们不去住人呢?贫穷到连自己都养不活,为什么我们还要生那么多娃呢?科学家脑子进水了吧?先好好改造地球保护地球爱护地球的可持续性生存,再谈外太空的事也不迟啊!