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    登陆火星前先在太空种辣椒?解决温饱后还需迈过“三座大山”

    发表时间:2019-09-21 信息来源:www.pibcuiaba.com 浏览次数:1956

     

    在登陆火星之前在太空中种植辣椒?在解决了温饱问题后,你还要经历“三大山”

    本报记者傅一飞

    几天前,美国国家航空航天局发布了关于招募第一个研究小组的公告,该研究小组是中国首个火星探测任务的科学目标。据报道,该计划将在2020年实现火星环绕,着陆和巡逻,并在火星上进行全球和全面的环绕声探测。

    与中国稳定的火星探测计划相比,美国人似乎急于开始研究太空中的辣椒,以保护宇航员在前往火星途中的营养。毕竟,美国国家航空航天局(NASA)最初的计划是在20世纪30年代将宇航员送往火星,这是一段持续了半年的漫长旅程。

    然而,在太空中种植辣椒并不是火星探险家面临的最大问题。国家太空探索技术首席科学传播专家庞志浩告诉“科技日报”记者,登陆火星的任务分为几个阶段:发射,巡航,下降和着陆,以及地面作业。即使它是一个无人探测器,很难登陆火星,宇航员也会翻倍。

    毕竟,人类还没有能够返回30万公里以外的月球。登陆火星的难度可想而知。

    飞往火星给长途飞行带来了巨大的麻烦

    火星距离地球超过5000万公里,距离地球和月球之间的距离是数千倍的4亿公里。这段距离带来了一系列麻烦。

    第一个问题是沟通。根据庞志浩的说法,无线电信号在火星和地球之间来回传播,延迟时间长达40分钟。信号衰减也非常严重,其强度仅为月球发回信号的百万分之一。

    因此,对于具有极高精度要求的操作,例如航天器轨道制动和近火制动,等待地面指令无疑是不可能的。为了由飞机独立地执行这些操作,需要具有强大的自主权。

    距离引起的另一个问题是飞行时间。根据目前的技术,飞机从地球飞向火星需要8个月。种植蔬菜可以满足宇航员的口味和营养需求,但科学家仍在努力寻找长期失重环境的对策以及空间辐射对人类健康的影响。

    除了健康问题,宇航员还将面临心理挑战。想象一下,六个人在一个小小的小屋里被关闭了八个月,每天面对面地漂流,并且不时地经历不可预测的风险,味道比监狱更令人不舒服。尽管许多国家已经进行了各种实验来模拟火星的飞行和着陆过程,但地面练习无法与太空实践相比较。

    最直接有效的解决方案是缩短这一过程,但这需要运输工具的革命。庞志浩说,美国和俄罗斯正在共同开发核动力火箭,这可以将火星的旅行时间缩短到两个月。然而,这个方案不仅有很多技术问题,而且还有严重的副作用 - 核电产生的辐射相当于让宇航员每天拍摄8张X光片。与核电相匹配的辐射防护措施问题仍有待克服。

    此外,曾担任四分之一华裔血统的美国前宇航员张福林正在设计一种“可变比率磁悬浮火箭”。据说这种核动力火箭在短短一个月内飞往火星,但相关技术还处于研究阶段,远未达到工程应用。

    着陆和着陆“恐怖7分钟”测试技术力量

    因此,目前看来宇航员必须等待八个月的“回火”才能看到火星。当航天器准确完成近火制动时,它们将迎来火星旅程中最危险的阶段 - 着陆和着陆。

    庞志浩说,进入火星大气层时,探测器可以接收到的遥测信号很弱;当它运行到火星后部时,无法在地球上准确获得轨道参数。再加上通信延迟的影响,火星着陆过程需要探测器自行完成。在这个阶段,探测器的热保护措施是可靠的,各种着陆相关设备按程序工作至关重要。整个过程被称为“恐怖7分钟”,许多探测器都没有达到这一目标。

    除了上述风险之外,还需要研究载人航天器降落在火星上的方式。由于火星的大气密度仅为地球的1%,因此降落伞效果有限,只能用作辅助设施。到目前为止,有三种主要方法可以登陆人类火星探测器:“勇气”和“机遇”所使用的安全气囊弹跳类型,“洞察力”使用的反推力发动机和着陆腿类型以及“好奇” ”。空气起重机“风格。

    但是,上述方法属于无人探测器。即使是最重的“好奇心”也只有960公斤,现有的方案已经被用到了极致。未来载人火星着陆器的重量可能超过20吨,并且上述方法都不适用。

    为此,NASA自2011年以来一直在进行“低密度超音速减速机”技术验证,并在接下来的几年中进行了多次测试。

    据彭志浩介绍,该技术由“超音速气动减速器”和“超音速旋风降落伞”组成。其中,气囊式减速器配置在碟形着陆器的外缘上。当着陆器落到火星上时,减速器会膨胀以增加阻力区域,并将下降速度从声速的3.5倍降低到声速的2倍左右,以达到降落伞的安全性。扩大条件。随后,部署了一个直径为33米的巨型降落伞,以降低着陆速度到亚音速。

    这项技术被称为“可以颠覆规则的技术”。庞志浩说,随着这项技术的发展,采用由四到五个降落伞组成的多伞系统,预计将火星软着陆的重量增加到15吨。

    然而,该技术的发展并不顺利,高空测试连续失败,因此项目资金被美国宇航局削减。直到2017年,技术高空测试终于成功了。

    然而,谈论载人火星着陆器还为时尚早,而美国宇航局仍在竞标载人登月装备。

    表面生存辐射和风暴死亡威胁

    假设宇航员踏上了火星之地,这并不意味着他们从此可以过上和平舒适的生活。火星上的恶劣环境一直等待很长时间。

    由于大气密度低,火星上的辐射非常强烈。中国科学院国家天文台研究员郑永春说,宇宙中有两种主要的辐射粒子对健康有害:一种是由太阳耀斑和日冕产生的太阳高能粒子大规模抛射;另一种是低温但持久的星系宇宙射线。特别是后者具有高能量和高穿透性,甚至30cm厚的铝板也具有有限的保护作用。

    在这方面,我们只能希望科学家们能够开发出能够有效阻挡辐射并尽快磨损的太空服。

    此外,火星上的风暴也使人们“闻到风”。庞志浩说,火星风暴可以达到地球12级台风的六倍,引爆的尘埃可以覆盖天空,有时持续数月。 2018年,美国“机遇号”火星探测器在沙尘暴面前“突然被杀”。

    有这么多“合格的条件”,美国能否实现20世纪30年代登陆火星的载人计划?

    截至目前,美国宇航局尚未确定载人火力接收计划。科学家提出了各种各样的想法:包括使用月球基地作为转运站;使用月球轨道空间站或拉格朗日L2空间站作为跳板; “小行星是一个跳板。”但是现在人类还没有回到月球,这些“跳板”不知道何时建造它们。

    庞志浩说,根据当前航天技术的发展,月球转运站的假设并非不可能。包括洛马先前公布的“火星大本营”计划,虽然它需要多次发射,以及复杂的在轨交会和在轨补给,但它基于已有的技术,仅仅十年左右。它可以实现。

    他认为载人火灾中涉及的技术问题预计将在未来十年左右得到解决,但关键在于任务计划是否一致以及资金是否可以持续投入。如果航空航天计划随着政府的变化而变化,那么在推动规划过程中就会出现问题。

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