人类在2050年前能否实现登陆火星,建设火星基地?

近年来,有些民间航天机构和航天大国把探索宇宙的目光都集中到了火星上,那么在过二三十年通过科学家的努力,能否载人登上火星并建立火星基地呢?

2050年人类是可以载人登陆火星的,美国在奥巴马执政期间就已经做出2030年载人登陆火星的计划。现在,在火星轨道及火星表面,探测器已经形成了一个庞大家族,但获得的火星信息仍不能支撑载人登陆火星。振奋人心的是,各国开展的火星计划如火如荼,宇宙“大航海”时代已经拉开序幕。

荷兰“火星一号”有来无回的火星移民

荷兰“火星一号”研究所有一项宏伟的计划, 2023年实现载人登陆火星,并在火星上建立长期的人类聚居地,该研究所表示,这是一个有去无回火星移民计划,去的人将在火星安家。

“火星一号”研究所是由企业家巴斯·兰斯道普私人建立的,并通过全球真人秀节目的方式来募集资金,2013年该研究所开始向全球招募志愿者,报名人数多达20万人。在登陆火星之前,志愿者将接受长达8年的训练。

2015年,2名中国人入选“火星移民计划”,他们是李大鹏和林晓霞。其中邯郸市的李大鹏是名副其实的“火星发烧友”,尽管面对全家人的反对,他仍然报名,积极准备。不过他没有参加过“火星一号”所谓的“为期8年的训练”,他只是参加了国内组织的体验活动,这和“火星一号”毫无关系。

这项宏伟的计划最终不了了之,2019年2月15日,“火星一号”宣布破产。面对“火星一号”的破产,李大鹏并没有太多的失落,他似乎早就料到了结局。暂且不管“火星一号”是不是骗局,看来民间成立力的机构还是没有雄厚的资金和影响力来建立如此长远的目标。

美国2030年载人登陆火星

“火星一号”简直是一场民间闹剧,还是美国国家航空航天局(NASA)的计划比较靠谱一些。美国已经发射了多达21个火星探测器,并取得了不小的成果。火星车“好奇”号发现火星土壤中含约2%有水,而且根据其采集的信息分析,在火星早期很能存在湖泊,那时的气候条件也非常适合孕育生命。

2018年美国发射了“洞察”号火星探测器,在经过将近7个月的飞行到达火星,其主要任务是探测火星岩层结构,分析火星的内核、地质构造及地震活动。为载人登陆火星做前期的准备。

  • 洞察号

不管是美国奥巴马政府,还是现任特朗普政府对火星探测都是大力支持的。奥巴马曾在CNN网站上表示,2030年将会载人登陆火星,并且返回,长远目标是实现在火星上长期居住。

1969年美国阿波罗号载人首次登月成功,51年过去了,美国对月球似乎不感兴趣了,直到2019年8月美国决定重返月球,建立登陆火星的前哨站,该计划被称为“阿尔忒弥斯”计划。NASA表示2024年将建立绕月空间站,之后2028年将实现载人登陆月球,并建立月球基地。载人登陆火星在2043年左右可以实现。

  • 美国阿波罗号

美国的“2020火星探测车”在去年就已经组装完成,计划在2020年7月份发射,不知新冠疫情对此有无影响。

中国的“火星计划”

中国的太空探索稳扎稳打,非常坚实。2019年1月3日,“嫦娥四号”在月球背面成功登陆,并通过已经准备好的中继星“鹊桥”向地球发出了月背的近距离照片,这是全球首次探测器登陆月球背面。

  • 复苏的玉兔二号

后续,中国将会在2030年载人登陆月球,在月球上建立基地。,这似乎也刺激了美国重返月球。

其实,中国对火星的探测早就进行了。2011年,中国的“萤火一号”搭车俄罗斯 “福布斯-土壤号”火星探测器前往火星,只是由于俄罗斯探测器变轨失败,导致任务失败。

2020年,中国正式命名中国行星探测计划为“天问系列”,目标直指火星,预计今年将发射火星车“天问一号”,对火星实现“绕、落、巡”,直接跨越了美国、俄罗斯等国分步骤进行的方式。据中国科学家估计中国在2045年将具备载人登陆火星的能力。

载人登陆火星诸多困难

美国、俄罗斯和欧洲一些国家前期已经发射了众多的火星探测器,其中失败案例很多,上文提到的2011年俄罗斯发射的火星探测器的失败只是其中之一,这还是没有载人的情况下。那么载人登陆火星为何如此之难?

1、耗费资金巨大。

美国为了支持NASA代号为“阿尔忒弥斯”登月计划,2021年或将投入252亿美元用于该计划。而到2024年整个计划将需要710亿美元。现在美国积极在国际上寻找合作伙伴,也是基于独木难支的境地,而这仅仅是重返月球并建立月球基地。下一步载人登陆火星,必定会远超710亿美元,如果不寻求国际合作是难以实现的。

2、对运载火箭的考验

载人航天器由乘员舱、服务舱、轨道舱等组成。其中还包括3-4人近两年消耗的物资,这将极大地增重航天器的重量,届时航天器重量可达400吨,这给发射制造了很大难度。

美国重载火箭SLS近地轨道运载能力达到130吨,面对400吨的重量,只能分3-4次发射,然后在地球轨道上完成组装。还有一种方法是,把载人航天器拆分别发送到月球基地,在月球上组装好后再发往火星。无论那种方式,都将进行反复验证。要命的是,美国开发的火箭SLS技术也并不成熟。

3、登陆返回周期长

火星和地球2年才能靠近彼此,也就是火星、地球、太阳在同一直线,并且地球和火星在太阳同一侧,这被称为登陆火星的窗口期,而此时地球离火星约5500万公里,飞往火星要花近7个月的时间。而当人类登上火星后,即便即刻返程,而经过7个月的时间,火星已经远离地球很长一段距离了,整个行程超过14个月。还有一种办法是,登陆火星的人等2年的时间,在下一个窗口期到来时返回地球,这时生活物资只能再次从地球发往火星。

4、通讯延时

在这个“流量”时代,如果在月球上做“直播”,需要延时2-3秒钟(来回双程,单程1.3秒左右),人们还可以接受。地球和火星最近相距5500万公里,最远相距4亿公里,地球和火星通讯延时约44分钟(来回时双程,单程传达22分钟),这将极大影响航天员和地面的通讯,造成不能及时处理很可能是非常棘手的问题。

而且由于地球和火星的自转和公转,信号将会时断时续,如果是视频聊天,观众一定会抓狂。一旦人员到达火星的背面(相对地球来说),通讯就终止了,这就需要在火星上设立中继卫星,才能正常传输信号。

尽管载人登陆火星的难度比较大,但随着航天技术的加速发展,实现新的突破也不是没有可能。而面对如此大的开支,多国合作也许是航天发展的趋势。在2050年载人登陆火星的可能性非常大,至于建立火星基地则就没这么容易了。

2022-02-15

2022-02-15