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马斯克雄心勃勃的火星计划,可能是人类有史以来最危险的任务

据彭博社5月26日报道,半个世纪前,尼尔·阿姆斯特朗实现了人类在月球上的巨大飞跃,而现在,另一场太空竞赛正在升温。这一次,人们寄望的新领域是火星。

(图源:Unsplash)

近来,机器人们执行了一连串前往火星的任务,例如NASA今年的“毅力号”探测器和中国的“祝融号”探测器,这引发了一个一个不可避免的问题:人类什么时候才能跟上这些机器人的脚步,也登上火星?几十年来,通过无人驾驶探测器执行的任务,我们获得了大量的信息,包括火星上存在水冰,这些成果助长了人类登陆的期望。但是,我们多快能登上火星呢?而且,我们准备好了吗?

NASA希望能在2030年代的某个时候将宇航员送上火星;阿联酋目前有一个围绕火星运行的航天器,该国正在推动一个100年的计划,希望在火星建立一个殖民地;尽管中国表示,将人类送上火星是其长期目标,但那些渴望体验火星生活的人现在已经可以参观中国设在戈壁沙漠中的模拟基地。

这其中,最雄心勃勃的是亿万富翁埃隆·马斯克。作为太空探索技术公司(SpaceX)的创始人。他希望能在十年之内将人类送入火星。在去年的一次采访中,他说,他有信心在2026年进行一次载人任务。然而,许多科学家却警告说,深空旅行面临着太多的未解之谜。马斯克也亲口承认这存在风险,他说:“那里的路很难走。”

奇点大学的执行董事彼得·戴曼迪斯(Peter Diamandis)是X奖基金会的创始人,在接受其采访时,马斯克说:“老实说,一开始可能会有一堆人死去。”

人们需要从宇宙辐射和尘暴中幸存,需要生产氧气和水,这是探索火星行动存在的一些巨大的挑战。

如此遥远的距离

阿波罗号宇航员可以在短短几天内飞到月球,但火星之旅将需要花上6至9个月的时间。由于行星运转的轨道是椭圆形的,因此火星和地球之间的距离在0.55亿公里到4亿公里之间,且当二者在太空旅行中处于理想的位置时,仅有一个小窗口可以用于会合和对接。这使通往火星的航行之旅变得更为棘手。

艾丽斯·戈尔曼(Alice Gorman)是阿德莱的福林德斯大学(Flinders University)的的副教授,也是澳大利亚航天工业协会(Space Industry Association of Australia)咨询委员会成员。她说:“进行月球探索时,我们有望从地球或中途空间站进行救援或供应,但探索火星就不会有这种支援了。”

太阳杀手

在长时间的飞行中,人类可能会面临太空旅行的最大恐怖之一:太阳耀斑。太阳耀斑是发生在太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象,相当于1亿颗氢弹的威力。地球的磁场可以保护轨道上的宇航员,但一旦被这种辐射击中,宇航员将会命不久矣。

伦敦威斯敏斯特大学(University of Westminster)生命科学系的教授和天体生物学专家刘易斯·达特内尔(Lewis Dartnell)专门从事与火星上的生命有关的研究。他说:“这是一种非常可怕的死亡方式。”

(图源:Unsplash)

当时的阿波罗计划并没有解决这个问题,而是选择冒险,他们猜测登月计划耗时仅需几天,不会撞上太阳耀斑事件。但对于为期数月的火星旅行来说,事情就完全不一样了。

达特内尔说,如果位置合适,航天器上的水箱可以充当防护罩,因此在发生耀斑的情况下,宇航员们可以撤退到航天器上被水箱包围的安全屋。问题是我们需要检测太阳上的活动,特别检测太阳不朝向地球的那一面。他说:“我们怎样才能精准预测太空中的天气,给宇航员送去通知?我们目前没有能力从不同的角度观察太阳,来追踪太阳风暴。”

沙尘暴

辐射不仅仅是航行途中的问题。火星的大气层比地球薄得多,而且没有全球磁屏蔽,因此在火星表面的人类将有暴露在太阳和宇宙辐射中的风险。密歇根大学(University of Michigan)的教授尼尔顿·伦诺(Nilton Renno)说,除此之外,火星表面本身主要是灰尘,大规模的风暴会产生遮挡太阳的尘埃云。

伦诺说:“处在这样的风暴中,人们就好像是在经历火星上的午夜,而这场午夜会持续两个月。如果那里用太阳能电池板供电,宇航员很可能无法生存。因为他们没有足够的能量来保持足够的温度。”

约瑟夫·米哈尔斯基(Joseph Michalski)是香港大学的副教授,他研究探索火星的可居住性。他提出了一个解决方案,表示我们可以利用这些灰尘来保护自己,宇航员可以在庇护所里铺上装满火星土壤的沙袋,用来阻隔辐射。他说,人类也可以像其祖先一样,在火星的许多熔岩管道中找到临时住所,回归到穴居的本源。而火星上的这些熔岩管道是古代火星火山活动时产生的大型洞穴。

(图源:Unsplash)

食物、水和氧气

在2015年的好莱坞大片《火星救援》中,受困的宇航员利用自己的粪便,给火星的土壤施肥,以此来种植土豆。内华达大学拉斯维加斯分校(University of Nevada, Las Vegas)副教授伊丽莎白·哈斯拉特(Elisabeth Hausrath)的耕作野心则更为温和。在过去的一年半里,NASA一直在支持她的研究,即在模仿火星的条件下种植雪藻。这是一种在内华达沙漠和地球上其他高海拔、低营养环境中常见的藻类植物。

她说:“这些雪藻生长得很好。”他们的想法是,这些雪藻可以在类似于太空服的柔性材料制成的温室里生长,这些雪藻不仅可以创造食物来源,还可以生产氧气。目前,这项研究仍处于早期阶段。

目前还有一个尚未解决的问题,即人类在火星上生存需要获得足够的水。美国西南研究院(Southwest Research Institute)的行星地质学家维多利亚·汉密尔顿(Victoria Hamilton)说,火星上有一些可能成为水源的地表下的冰,未来的火星任务将需要使用雷达来绘制其分布。她说:“如果我们知道了这些冰的分布位置,我们就可能往这些地方送去宇航员。”

返回家园

除非每个人都报名参加单程旅行,否则前往火星的人类还需要乘坐火箭返回地球。米哈尔斯基说,如何获得燃料来驱动航天器返回太空是未来的火星探险家面临的最大技术障碍。

他说:“我们不可能把火箭燃料带在身边,它实在太重了。”

米哈尔斯基提出了一个解决方案,他说,人们也许可以利用地球上的资源来制造燃料。首先,我们可以用电将水从地表下的冰和水合岩石中分离出来,然后将氢气和氧气结合起来,以此来制造火箭燃料。

乐观主义者认为,科学家们迟早会解决这些问题。

阿联酋穆罕默德·本·拉希德太空中心(Mohammed Bin Rashid Space Center,简称MBRSC)的火星2117项目负责人阿德南·阿尔赖斯(Adnan AlRais)说:“现在,人们绝对无法在火星上生活,但随着我们科学和技术的发展,50到100年后的情况可能会有所不同。”