北辰

2016年9月發(fā)射的“天宮二號(hào)”吸引了中國(guó)人民乃至世界人民的目光。“天宮二號(hào)”是中國(guó)自主研發(fā)的第二個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，宇航員將在太空駐留30天，并開(kāi)展一系列的空間實(shí)驗(yàn)（詳見(jiàn)本刊2016年第6期雜志上《天宮二號(hào)，即將開(kāi)啟飛天之旅》一文）。

隨著空間科學(xué)和航天技術(shù)的飛速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)空間的探索目標(biāo)已從20世紀(jì)的“載人飛船-航天飛機(jī)-空間站”轉(zhuǎn)為21世紀(jì)的“載人飛船-月球基地-載人火星探測(cè)”。人類(lèi)活動(dòng)疆域不斷拓展，從建立月球基地到火星生存。在這一探索過(guò)程中，空間環(huán)境與地球環(huán)境的巨大差異成為制約人類(lèi)向宇宙縱深發(fā)展的重要因素。同時(shí)，在火星著陸也困難重重。盡管如此，人類(lèi)并未停下探索太空的腳步。

發(fā)射火星探測(cè)器有規(guī)律

火星一直都很“火”，每次火星探測(cè)器的發(fā)射，都會(huì)吸引全世界天文愛(ài)好者的目光。這些新聞其實(shí)是有規(guī)律的，每隔26個(gè)月左右一次。

火星和地球都在自己的軌道上圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行，火星距離地球最近5 000萬(wàn)千米，此時(shí)，它與地球都處在太陽(yáng)的同一側(cè)；最遠(yuǎn)距離4億千米，此時(shí)，它在太陽(yáng)的另一側(cè)。每隔26個(gè)月左右它們才能相遇一次，這時(shí)它們靠得最近，發(fā)射探測(cè)器最合適。這個(gè)發(fā)射時(shí)間被稱(chēng)為發(fā)射窗口，只有在此時(shí)發(fā)射，才能用最短的時(shí)間到達(dá)火星。即便如此，探測(cè)器仍要飛行6個(gè)月左右的時(shí)間。

探測(cè)器圍繞火星運(yùn)行較為簡(jiǎn)單，但要想在火星上著陸是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。在進(jìn)入火星大氣層時(shí)，要選擇合適的角度。

登陸火星不容易

把一個(gè)瓦片斜著拋入水面，它就會(huì)在水面上打水漂，蹦跳幾下后才沉落水底。火星的大氣層就相當(dāng)于水面，如果探測(cè)器降落的角度太大，也會(huì)在大氣層上蹦起來(lái)，彈跳到宇宙深處就落不下了。如果直接落下去，探測(cè)器會(huì)與大氣層發(fā)生劇烈的摩擦，容易產(chǎn)生高溫，被融化掉。即使是探測(cè)器能夠以合適的角度落下來(lái)，還要保護(hù)探測(cè)器不被摔壞，這就需要在它的外部包裹一層“墊子”，這個(gè)“墊子”是由很多氣球組成的。

降落的時(shí)候，多個(gè)氣球自動(dòng)充氣，組成一個(gè)圓團(tuán)把探測(cè)器包裹在中間。落地時(shí)，氣球團(tuán)會(huì)在地面上蹦跳著滾到遠(yuǎn)處，然后讓氣球泄氣，探測(cè)器才正式登場(chǎng)。探測(cè)器從泄氣的氣球上行駛過(guò)去，踏上火星的大地。

在使用氣球之前，人們也使用降落傘著陸，但它跟氣球一樣顯得有些笨拙。其實(shí)，還有一種特別的著陸方式。2012年，來(lái)到火星的“好奇號(hào)”火星車(chē)實(shí)在是太重了，不僅使用了降落傘，還使用了天空起重機(jī)才安全降落。

“好奇號(hào)”火星車(chē)被隔熱罩包裹著降落。當(dāng)距離地面1.4千米的時(shí)候，隔熱罩的上半部脫離了，“好奇號(hào)”完全露出來(lái)，此刻的它像一個(gè)嬰孩那樣蜷伏在一個(gè)架子的下面，這個(gè)架子就相當(dāng)于起重機(jī)。當(dāng)架子上8個(gè)火箭向下噴射的時(shí)候，它就產(chǎn)生了升力，停止了自由落體下落。這個(gè)時(shí)候，天空起重機(jī)首先釋放出一根繩索，“好奇號(hào)”火星車(chē)就吊在繩索的下面，隨著天空起重機(jī)一起下降，直到安全著地。

天空起重機(jī)順利完成自己的使命后卻不能落到地面上，那樣會(huì)壓在火星車(chē)上。所以，當(dāng)“好奇號(hào)”觸及地面的時(shí)候，繩索自動(dòng)斷開(kāi)，“好奇號(hào)”留在地面上，而天空起重機(jī)則會(huì)重新飛起來(lái)，飛到幾百米的遠(yuǎn)處才能落下來(lái)。

人類(lèi)登上火星任重而道遠(yuǎn)

火星探測(cè)始于20世紀(jì)60年代，盛行于90年代，直到今天，我們還是停留在發(fā)射探測(cè)器這一層面。如果要把人送上火星，必須要有生命保障系統(tǒng)，還要想辦法把人送回地球。當(dāng)宇航員站在這顆紅色星球上時(shí)，他必須要考慮在這里考察多久。

在火星上停留的時(shí)間絕不是任意的，火星與地球兩顆行星的運(yùn)行關(guān)系決定著宇航員的停留時(shí)間。一旦宇航員錯(cuò)過(guò)返回時(shí)間窗口，就得等下一個(gè)火星與地球的交匯周期，而這一交匯周期實(shí)在是太長(zhǎng)了。

今年，美國(guó)的創(chuàng)業(yè)家馬斯克宣布，他們要在10年后把人送上火星，之后人類(lèi)將會(huì)在這顆紅色的行星上展開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，一步步地把它建設(shè)成適合人類(lèi)生存的行星。愿景雖好，但是還存在諸多問(wèn)題。

首先是著陸問(wèn)題，登陸火星的飛船運(yùn)載的人和貨物加上自身重量，多達(dá)100噸，這是“好奇號(hào)”著陸重量的100倍！其次是要克服長(zhǎng)期在地外生活的困難，這就要求建立、發(fā)展空間生命生態(tài)支持系統(tǒng)，為人類(lèi)長(zhǎng)期航天活動(dòng)提供生存所必需的氧氣和食物等，同時(shí)科學(xué)家也設(shè)想大規(guī)模建設(shè)火星基地。到目前為止，這些問(wèn)題還沒(méi)有解決。一旦解決了種種疑難雜癥，移民火星并非癡人說(shuō)夢(mèng)。到那個(gè)時(shí)候，或許就有同學(xué)真的移居到火星，成為火星人。