弭璐

到2040年代，人類肯定已經(jīng)登上了火星，沒有什么能夠阻擋人類的腳步。你不相信嗎？《All About Space》雜志了解到相關(guān)研究正在以驚人的速度發(fā)展，這使得登上火星將不再只是夢想。

“六塊拼圖”踏上火星

在探索宇宙方面，我們已經(jīng)到了只能前進(jìn)不能后退的地步。NASA（美國國家航空和宇宙航行局）在這個(gè)項(xiàng)目上早已投資了數(shù)十億美元：他們建造、測試了能夠?qū)w行員送上太空再帶回地球的宇宙飛船，并進(jìn)行了試飛。運(yùn)載飛船的火箭已經(jīng)完成了一半，能夠保護(hù)飛行員成功抵達(dá)火星表面的防熱罩已經(jīng)經(jīng)過了論證，飛行員要穿著的太空服也已經(jīng)被研制出來了，飛行員將穿著這身衣服踏上火星的第一步。毫無疑問，這一次我們會(huì)真的踏上火星。人類會(huì)在接下來的四十年中邁出這一步，并且沒有什么能夠阻止這件事情發(fā)生了。

當(dāng)然，也有一些其他的宇航局開始加入進(jìn)來。ESA（歐洲航天局）已經(jīng)在為美國宇航局提供幫助了，而像俄羅斯這樣的其他宇航局則最遲可能到2028年國際空間站退役之后，才會(huì)參與到項(xiàng)目中來。一些國家已經(jīng)采取或計(jì)劃對(duì)火星實(shí)施不載人任務(wù)了，這些任務(wù)將為最終的載人任務(wù)提供寶貴的數(shù)據(jù)和資料。除了官方的努力以外，私人太空探險(xiǎn)也在崛起，尤其是馬斯克的SpaceX太空探險(xiǎn)技術(shù)公司，該公司曾經(jīng)宣稱將把人類送到火星。Orion（獵戶座飛船）已經(jīng)于2014年12月5日發(fā)射，它不只是美國宇航局回歸載人航天領(lǐng)域的一個(gè)證明，也是將人類送上火星的偉大征程的第一步，是對(duì)人類發(fā)展至關(guān)重要的“六塊拼圖”中的第一塊，在二三十年之后，依靠技術(shù)的進(jìn)步，人們能夠聽到從火星上某個(gè)飛行員發(fā)回的第一個(gè)聲音。

“六塊拼圖”的理論是波音公司在最近的一次發(fā)布中提到的，并且獲得了廣泛的認(rèn)同，該理論被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)火星計(jì)劃的最好方式。這所謂的六塊拼圖是指能夠保證任務(wù)成功的六項(xiàng)科技。

第一塊拼圖（第一部分）是一個(gè)能夠運(yùn)載著另外五部分進(jìn)入預(yù)定軌道的火箭，這可能需要通過多次發(fā)射來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于美國宇航局來說這是指空間發(fā)射系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)將在2019年進(jìn)行首飛。SpaceX公司研制的巨型運(yùn)載火箭Falcon Heavy也將加入登陸火星的角逐，這個(gè)新型火箭雖然沒有那么強(qiáng)大依然勇氣可嘉。

第二部分是一個(gè)能夠把人類帶離地球并在任務(wù)完成后安全送回地球的運(yùn)載工具。比如：美國宇航局的“獵戶座”飛船或SpaceX的Dragon系列飛船。要成功地帶著人類穿越火星大氣還需要為飛船設(shè)計(jì)一種新型的防熱罩，并且把飛船的速度降到足夠低。目前，這是指低密度超音速減速器，一個(gè)在2014年經(jīng)過美國宇航局在地球大氣環(huán)境中測試的充氣式環(huán)形防熱罩。

最后三個(gè)部分，也是最難的部分。在飛行員為期9個(gè)月的火星任務(wù)中，他們需要一個(gè)能夠生活的空間。宇航員要登陸火星可能還需要一個(gè)拖拽飛船。要讓他們脫離火星表面可能還需要一個(gè)上升推進(jìn)器。但是在接下來的幾年，距離這些設(shè)備投入開發(fā)已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

然而，到目前為止，你可能還是持懷疑態(tài)度，這是可以理解的，因?yàn)橄襁@樣的愿景都已經(jīng)被提過無數(shù)次了。尤其是在1972年阿波羅17號(hào)進(jìn)行最后一次載人登月任務(wù)后，大部分人都相信人類的下一步就是登陸火星了。當(dāng)時(shí)，美國宇航局正在發(fā)展核動(dòng)力火箭，也就是NERVA（核引擎火箭運(yùn)載應(yīng)用），這被認(rèn)為是載人登陸火星并返航的一個(gè)合適的引擎。遺憾的是，1972年它就被取消了，為了支持航天飛機(jī)的發(fā)展。

在接下來的幾十年里，美國、俄羅斯甚至歐洲又零零散散提出了很多概念，但是最終都因?yàn)榫揞~的預(yù)算和科學(xué)技術(shù)的限制而終止了。但是現(xiàn)在火星登陸任務(wù)確確實(shí)實(shí)回到了議程上來，隨著獵戶座飛船的發(fā)射和空間發(fā)射系統(tǒng)火箭的發(fā)展，雖然接下來還會(huì)面臨挑戰(zhàn)，但是我們已經(jīng)有了正確的方向。

“要登陸火星我們會(huì)遇到很多困難，”探測系統(tǒng)專家，美國宇航局蘭利研究中心的帶頭人Patrik Troutman告訴《All About Space》雜志。

“概括地說，這個(gè)任務(wù)面臨三個(gè)問題：存活下來，實(shí)施任務(wù)，支付費(fèi)用。我認(rèn)為存活下來是最難的，因?yàn)楹筮厓蓚€(gè)任務(wù)都是以它為前提的。如果人們不能在火星存活下來，就沒有必要把人送到火星上去。有很多重要的任務(wù)都需要成功，但是這些都沒有安全性水平重要?！?/p>

按照Troutman的觀念，登陸火星之后不應(yīng)該像阿波羅項(xiàng)目那樣把珍貴的“國旗和腳印”作為第一項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)椤翱赡芙酉聛砣祟惓降厍虻剀壍酪酝獾奶诫U(xiǎn)會(huì)再次暫停”。

他想要看到的是能夠使人類在火星上長期滯留的，能夠使我們可持續(xù)的、不斷地探索的投資，這些投資應(yīng)該被用于更高水平上的自治權(quán)、可靠性和資源利用方面。

這是一個(gè)獲得很多同領(lǐng)域其他專家認(rèn)可的觀點(diǎn)，尤其是SpaceX公司的CEO馬斯克。馬斯克曾經(jīng)公開表達(dá)想要把人類送上火星的愿望，并且就像美國宇航局所做的那樣，SpaceX公司也在緊鑼密鼓地建設(shè)一些實(shí)施這種任務(wù)所必需的的基礎(chǔ)設(shè)施。

今年年中，SpaceX公司的巨型運(yùn)載火箭Falcon Heavy有望進(jìn)行首次試飛，它將采用一個(gè)比空間發(fā)射系統(tǒng)小一些但是應(yīng)該有能力完成火星任務(wù)的火箭完成發(fā)射。馬斯克同時(shí)承諾將在今年晚些時(shí)候披露神秘的Mars Colonial Transporter（火星殖民運(yùn)輸飛船），人們普遍猜測這可能是SpaceX公司用于人類火星登陸的最終產(chǎn)品。

很有可能當(dāng)這些拼圖完成的時(shí)候，這就已經(jīng)不再只是美國宇航局或者SpaceX公司的目標(biāo)了。Troutman稱“到時(shí)候，諸如人類火星任務(wù)這樣的目標(biāo)將成為國際共識(shí)”，“可能其中的國家參與的或多或少，但是最終擴(kuò)展人類在太陽系的空間是整個(gè)地球人的共識(shí)?！?/p>

曾為美國宇航局制造過空間發(fā)射系統(tǒng)部分組件的，波音公司的負(fù)責(zé)國際空間站開發(fā)利用的官員邁克也很認(rèn)同這一觀點(diǎn)?！拔覀冇幸粭l科技之路通向火星，但是這要求我們必須十?dāng)?shù)年如一日的持續(xù)努力，”他告訴《All About Space》雜志。“我認(rèn)為保持穩(wěn)定的，年復(fù)一年的投資是人類登陸火星的最大挑戰(zhàn)。我們可能需要像曾經(jīng)建造國際空間站時(shí)那樣，通過國際合作來實(shí)現(xiàn)。”

邁克還說：“人類探索火星還需要有持續(xù)的、長期的智力、能力、財(cái)力資源的投入才能創(chuàng)造出一個(gè)復(fù)雜而可靠的運(yùn)輸系統(tǒng)。美國宇航局很適合領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)項(xiàng)目，但是實(shí)際過程可能需要政府方面與產(chǎn)業(yè)方面的國際合作和創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)?！?/p>

重回月球？

這提出了一個(gè)有意思的問題。最遲到2028年國際空間站項(xiàng)目就會(huì)終止，到時(shí)候超期的空間站的使用將非常有限，它的組件也將到達(dá)它們的合理使用期限。這將使美國航天局省下26億英鎊（40億美元）左右用于其他項(xiàng)目，并且很可能會(huì)有一部分用于深空探索項(xiàng)目。其他國家也是一樣，大家都會(huì)有一部分多余的太空探索經(jīng)費(fèi)，并且他們都很可能會(huì)投入到這個(gè)新的國際項(xiàng)目當(dāng)中。

在2012年12月，歐洲航天局同意為美國宇航局建造將于2017年進(jìn)行的獵戶座飛船不載人繞月飛行的服務(wù)組件。到2018年，它將向火星發(fā)射ExoMars漫游者號(hào)?，F(xiàn)在正在進(jìn)行緊張的繞月飛行任務(wù)的相關(guān)工作。不管火星任務(wù)會(huì)呈現(xiàn)出什么樣的狀態(tài)，歐洲航天局都確定會(huì)參與。

關(guān)于重回月球的話題，一直有很多議論：在試圖登陸火星之前，美國宇航局是否可以更好地進(jìn)行重回月球的任務(wù)？在2014年6月，美國國家研究院建議美國宇航局考慮在著手進(jìn)行火星任務(wù)之前先把宇航員送入月球軌道，不然火星任務(wù)將很有可能會(huì)失敗。在研究院關(guān)于美國宇航局的火星計(jì)劃的研究報(bào)告中，暗示宇航局現(xiàn)在的計(jì)劃是冒險(xiǎn)的。

該計(jì)劃包括在2020年代捕獲一顆小行星，然后把它復(fù)位到繞月軌道。到那時(shí)，宇航員將被送到小行星上對(duì)其進(jìn)行研究，帶回小行星上的樣本，并測試將用于火星任務(wù)的技術(shù)。最近他們承認(rèn)在該任務(wù)之后直接跳到火星任務(wù)可能是有點(diǎn)困難，但這不表示不可能完成?！拔覀冎缹?duì)于人類的火星登陸任務(wù)來說，很多挑戰(zhàn)都是可以解決的，包括到達(dá)火星、降落、在火星上生活、工作、并安全返回?！?/p>

他們同時(shí)表示他們現(xiàn)在在國際空間站做的工作就是火星任務(wù)的一部分。今年3月份，美國宇航局的宇航員凱利和俄羅斯宇航員Mikhail Kornienko將開始在國際空間站的為期一年的任務(wù)。這個(gè)任務(wù)將提供關(guān)于人體如何適應(yīng)長時(shí)間太空飛行的核心的科學(xué)數(shù)據(jù)，當(dāng)然，這只是美國宇航局計(jì)劃的諸多火星任務(wù)準(zhǔn)備工作的一部分。

火星之旅可能要花費(fèi)7到8個(gè)月的時(shí)間，和不載人火星登陸任務(wù)所需的時(shí)間差不多，不是因?yàn)榛鸺尿?qū)動(dòng)力有限，只是因?yàn)樾行沁\(yùn)行軌道的限制?；鹦侨蝿?wù)的發(fā)射工作大概每兩年啟動(dòng)一次。當(dāng)?shù)厍蚝突鹦窃诟髯缘能壍郎线\(yùn)行到距離彼此最近的時(shí)候，我們可以稱之為發(fā)射窗口打開，火箭就可以通過這個(gè)最短的距離到達(dá)火星。美國宇航局和其他航天機(jī)構(gòu)不可能不利用這個(gè)窗口。

要想利用這個(gè)時(shí)機(jī)，宇航員就需要在火星上待上一年的時(shí)間，等到行星重新這樣排列的時(shí)候他們才能回來。這一點(diǎn)需要特別注意。美國宇航局始終堅(jiān)持宇航員只要完成了他們的任務(wù)就可以回到地球，而不會(huì)被留在那里度過余下的時(shí)光。

這也就解釋了為什么關(guān)于人體在長期宇宙飛行中的反應(yīng)的研究會(huì)如此重要。我們需要知道宇航員是否能夠適應(yīng)在微重力環(huán)境生活長達(dá)兩年的時(shí)間，以及宇宙射線的影響究竟有多大。

在火星表面上，宇航員可能會(huì)有多種生活場景，比如在溫室里種種菜，同時(shí)改良版的太空服（目前達(dá)到Z2版）可以使宇航員得以在火星表面行走，以及實(shí)施重要的實(shí)驗(yàn)。

就像Troutman指出的那樣，要完成火星之旅不只是而且不應(yīng)該只是依靠科技的進(jìn)步。他說：“人類登陸火星的長期目標(biāo)是建立一種人類能夠生存的方式。多建立一個(gè)人類能夠生存的生物圈就可以多增加幾分人類度過人為或自然災(zāi)難的幾率?！?/p>

“沒錯(cuò)，我們有科學(xué)、商業(yè)、創(chuàng)意和技術(shù)衍生品，但是他們都是可以通過機(jī)器人任務(wù)來完成的短期成果。但對(duì)于測試火星環(huán)境來說，只有把人類送上火星，我們才能知道要保證人類的生存到底需要什么。機(jī)器人不能代替我們生活。”

凱利補(bǔ)充說：“阿波羅空間計(jì)劃（我們?cè)非蟮牡窃聣粝耄?，已?jīng)從根本上改變了我們今天的生活，改善了落后鄉(xiāng)村的飲用水條件，建立了新的醫(yī)療和藥物流程，并且極大地提高了溝通和運(yùn)算的效率。我們的工作、娛樂等諸多方面都有很大改變。你能想象我們能從適應(yīng)火星環(huán)境的努力中學(xué)到什么嗎？”

Troutman說，如果資金不是問題的話，我們可以每周向月球、火星或其他被選中的小行星發(fā)射一個(gè)火箭。這些火箭上將載滿機(jī)器人，建筑材料和重要的空間部分。當(dāng)然，資金是一個(gè)問題，所以我們的進(jìn)步會(huì)很慢，但是很穩(wěn)定。盡管登陸火星的夢想有些時(shí)候還帶有想象的成分，但是我們有必要注意到那些最重要的部分已經(jīng)完成了。

在40年后，我們就會(huì)知道誰是第一個(gè)踏上火星的人。他們的名字會(huì)被銘刻在歷史上。到時(shí)候你可以回來，再讀讀這篇文章，并且回憶起今天的所有這些當(dāng)初是怎樣成形的。2015年會(huì)是登陸火星不再只是幻想的一年，沒錯(cuò)，它最終會(huì)實(shí)現(xiàn)的。