火星,走起!

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  最新一轮航天热已经开始了,并且已经把登陆火星提上了日程。无论是最新的火星移民计划,还是宇航服,就连长达500天的地面试验都真正地进行了。如果说还有什么正在阻挡人类登陆火星的脚步,那就是时间。
  高科技的美式玩笑
  不得不说,这套衣服像极了《玩具总动员》中的巴斯光年,但是NASA可不是动画公司,他们确实要把这衣服送上太空。
  在Z-1之前,美国宇航局已经设计过两套宇航服了,用于登陆月球和太空行走。但随着火星探测器一台台升空,NASA也有早日把宇航员送上这颗赤色星球的想法。如果想做到这一点,不重新打造一套全新宇航服显然是不行了。毕竟登火星要比登月球难得多。
  目前登陆火星的成本非常之高,航天器每增加1公斤重量,就要多花费五十万美元的设计和发射费用,而且机器人还不需要考虑生命保障和返回。如果要换成活生生的宇航员,势必更贵。花费越大,责任越大,为了确保计划万无一失,设计者必须对宇航服进行强化。寸草不生的火星是片未知大陆,连火星车都动辄出问题,更何况是宇航员呢?
  更聪明的新衣服
  上一代宇航服的设计可以追溯到1992年,美国Hamilton Sundstrand公司研发出EMU舱外活动装置后(这里不得不说一句,EMU的造价昂贵到令人费解的1200万美元,别忘了,宇航员穿着它出仓,可能仅仅是为了给航天器换一个螺丝),也许是因为太贵了,所以就再没开发过新的宇航服系统。但随着近处的星球和宇宙空间被探索得差不多了,宇航服成了制约探索领域的最大问题。所以在去年年末,NASA才迫不及待放出了全新的宇航服原型设计。
  穿上这个宇航服,航天员就变得和《玩具总动员》里的巴斯光年很神似了,从颜色纹理到设计款都非常像。Z-1的后背部位出现了一个巨大的背包,上面的接口可以和飞行器相连接,确保宇航服内的气压和飞船内舱保持一致,不需要再消耗氧气去调节气压。
  同时,这个宇航服对腿部、脚踝、臀部和腰部等位置的轴承设计也做了优化,让穿着者在行动时更加流畅自然,带来出色的拟地感。通过气阀的改进,宇航服对内部气体的更替速率也大有改观。这让宇航员在保证自身状态正常的前提下,进一步延长单次舱外工作的时间。
  而且它穿卸的过程也更为简便,仅需1小时就能穿起来。它还配备了一个更具备生存优势的生命维持系统。呼出的二氧化碳可以被源源不断地吸走,不需要再置备额外的存储装置。
  试验状态的火星车
  从NASA地面试验场传出的照片可以看出来,实际上宇航服不是宇航员身体的一部分,而是火星车的一部分。这是因为火星上的尘埃一旦进入火星车后就很难清理,所以NASA采用了一种非常聪明的做法,那就是宇航员会从车内钻进挂在车外的宇航服,然后再踏上火星地表。从整体设计上看,最新的Z-1也极有可能采用这种连接方式。
  做个火星人
  当你遇到一群火星生物,可能会对它们说:“快回去吧,地球很危险!”但如果面对的是一群从火星飞回来的人类,那么你又当作何感想?
  不过必须承认一点,这样的情况在今天还不会发生。但先行者总会受到景仰,正如519年前哥伦布开始的发现新大陆之旅。这个四次横渡大西洋,并最终到达美洲大陆的人总是说:“天才,就是别人认为毫无价值的不毛之地,你却能挖掘出黄金和甘泉来。”结果他的发现至今也深远地影响着世界。
  而就在此刻,另一群天才则怀着更远大的理想,正在为飞向火星而努力,其中一项名为MARS 500的实验计划也正在进行中。也许这项计划不是出发前的最后准备,但却是最重要的一个,因为即便以今天的技术条件,让人类活着经历地球与火星间往返的这520天,也比造出那样一艘星际飞船要困难得多,况且他们要在火星登陆。
  谁有这么大的勇气?
  这些志愿者分别来自中国、俄罗斯、意大利和法国,且经过极为苛刻的选拔,都是本领域内最优秀的人才。
  他们都是顶尖的科学家,地球上最聪明的那一小撮人。然而东、西方文明的不同,也会让他们的生活习惯和价值观在这500多天的朝夕相处中碰撞磨合,甚至国家间利益的争夺也会让他们心怀疲惫。但在这极度漫长枯燥的旅途中,执著的科学精神和国家荣誉也许都会因此淡化,而生存的孤独感和求生的本能却一定会促使他们团结起来,最终教会他们的不仅是太空生存技巧,浩瀚的宇宙也会树立起他们豁达无边的宇宙观。人类也许在那时才会彻底醒悟,团结是我们这个物种最重要的生存要素。
  TIPS:志愿者名单
  ①中国 王跃
  28岁,中国航天员科研训练中心航天员教员。
  ②俄罗斯 阿列克谢·希特维
  38岁,加加林航天员训练中心首席工程师研究员。
  ③俄罗斯 卡莫洛夫·苏克罗伯·儒斯塔姆
  37岁,研究在长期隔离条件下人体的血液循环,以及医疗保障和疾病预防。
  ④俄罗斯 斯莫勒爱夫斯基·亚历山大·叶戈罗维奇
  32岁,军医,全科医学医生,生理学家。主要进行信息交互人机工具的研究。
  ⑤意大利 迭戈·乌尔维纳
  27岁,主要进行热带植物成长和航天服研究。
  ⑥法国 罗曼·查尔斯
  31岁,质量工程师,从事高级力学研究。
  非常空间非常任务
  地点:莫斯科郊外全封闭试验舱。
  面积:550立方米的实验生活区域和1200立方米的火星表面模拟区域。
  从这个多国团队不难看出,去火星绝不是一项某国能独立完成的事情,这个由超过40个国家和机构建立的实验舱,按照未来飞船的结构1:1复制,几乎调动了半个地球的顶尖资源。而未来真正飞火星飞船,或许要举全球之力才能达成。
  试验共分三个阶段:前250天从地球飞往火星,在火星地表停留30天,再用240天返回地球,整个过程要持续520天。而除去起飞准备的时间,这一系列过程需要近500天,因此被称为MARS 500。   实验期间将会进行70多项科学实验。从封闭空间对人身体和生理的影响,到飞船与地球控制中心的配合,志愿者们要佩戴各种检测设备,接受24小时不间断的各种监控,包括睡眠过程和唾液成分分析,整个过程几乎就是电影《楚门的世界》的现实版。
  这期间还将有一项重要试验,在登陆火星阶段会测试由俄罗斯制造的火星版奥兰-E型宇航服,它重量达32公斤,造价不低于300万美元。王跃将在“着陆舱”帮助亚历山大·斯莫列耶夫斯和迭戈·乌尔维纳穿戴宇航服。
  TIPS:模拟仓资料
  ①火星表面模拟器
  为了让着陆的场景更真实,研究人员专门修筑火星表面模拟器舱,用来模拟火星表面的状况。该器舱是一个非密闭室,容积为1200立方米,用于模拟穿着航天服的志愿者处于与世隔绝的生存环境。另外,里面还设置了储存航天服的衣柜、库房和一个转换通道。
  ②实用模块
  该舱容积为250立方米,用于储存食物和装配实验温室、一次性餐具、衣服等。其中具体包括1个用于贮存食品的冰箱;1个用于放置一次性餐具、衣服等的储存室;实验温室;健身房;用于扔弃废物的封闭室;3个密闭门——1个用于连接该模块与进入生活舱的转换通道,另2个是位于模块两端有金属梯的密封门,这用于发射前的食品装载;生命保障系统设施。
  ③居住模块
  该舱容积为150立方米,是6名志愿者住宿和生活场所。它包括6个单人隔间,用于休息和聚会的生活室厨房,卫生间,主控制台,3个转换通道——两边的分别可以通往着陆舱和医疗舱模块,中间的用于通往公共活动舱,生命保障系统设施。
  ④医疗模块
  该模块容积为100立方米,用于医疗和心理实验。它包括可以供2人居住的生活区、工作区,厨房和餐厅,卫生间,安装有医疗设备的工作室,1个可以通往生活舱的转换通道,在该模块一边的密闭门,和另一边的紧急舱口,生命保障系统设施。
  ⑤火星着陆模块
  该舱容积为50立方米,是模拟火星着陆器的舱段,3名成员将在该模拟舱中停留2至3个月。它包括可以居住3人的生活区、工作区;厨房;卫生间;2个转换通道——分别可以通往生活舱和火星表面模拟器舱的封闭室;生命保障系统设施。
  “太空人”的艰苦生活
  如果你还认为坐坐过山车、玩玩蹦极就算追求刺激了,那么来看看这些人吧。他们是来自全球的志愿者,情愿在3平方米左右的生活空间里呆上500多天。作为一个现代人,基本的挑战是:不能看电视,也无法访问互联网,与外界的通讯只能依靠电子邮件,而且每次发送的数据量也会受到严格限制。
  从2012年6月3日,这六名志愿者进入实验舱那天起,这个平均年龄32岁的国际团队,便开启了人类首次全程进行模拟的星际往返试验。他们将在里面体会去火星的日子,能供他们消遣的只有一些电子游戏机和电子乐器,也许这会让他们在实验结束后成立一支乐队。
  相比简单的娱乐项目,生活条件则更为艰苦,一次性放入的10吨饼干、罐头和冷冻食品都具有两年以上的保质期,而这几乎就是他们全部的口粮。如果想要调剂一下口味,就只能吃一点舱内实验室中生长的简单蔬菜。由于实验舱里没有建立微生态系统的条件,所以只能在培养皿中种植简单蔬菜,例如大葱。
  而更加让人无法忍受的是这里变态的用水规定。首先是洗澡:平时志愿者们只能擦洗身体,真正的洗澡是10天一次,并且是轮换制,也就是每人平均60天洗一次澡。但幸运的是他们不用洗衣服,衣服如果脏了就直接扔掉。不过这也需要精打细算,因为内裤一周才能换一次,而裤子的更换周期则需要一个月。
  但这些还不是他们在心理和生理上面对的全部考验。因为火星到地球间距离太过遥远,所以志愿者们与“地球”通话一次,仅延时时间就长达40分钟。可想而知,一旦真正的飞船发生故障,那么对宇航员的考验也将是前所未有的。
  在人类迄今为止发射到火星的40个无人探测器当中,只有40%成功率。其他的或中途夭折,或坠毁在火星。而即便把飞船建造得无比坚固,疾病和精神状态也是太空人在未来要面临的最严峻挑战。
  真的要去了!
  千万富翁丹尼斯·蒂托创建的非营利性组织“灵感火星”,计划2018年将一男一女送往火星。按照计划,飞往火星的旅行任务将在2018年1月5日开始实施。之所以选择2018年启动,是因为这一年火星距地球距离最近,大概为5800万公里,来回的行程超过了1亿公里,耗资将达到20亿美元。如果错过这一时间,下一个最佳时间将是2031年。此外,2018年刚好是哥伦布航海环球500周年。
  此次长达501天的飞行将是一次“往返飞越”,航天器将环绕火星飞行但不着陆,此行纯粹是在火星上空“到此一游”。飞船的轨道由蒂托及其团队根据美国航天局早前的计算设计,这条轨道将利用行星在相关日期处于特殊排列状态时的引力,让飞船获得更快的速度。如果飞船在2018年如期发射,两名志愿者将于228天后到达火星上空,距火星最近处不到160公里,随后开始返航,273天后抵达地球大气层。
  飞行可能会使用由美国太空探索技术公司生产的“猎鹰重型”运载火箭,搭载同一家公司生产的“龙”飞船。从技术层面上来说,他们此次绕火星飞一个来回,这就意味着除了去火星的燃料,返程的燃料也必须保证,否则飞船将流落太空。
  飞船长约4.2米,宽约3.6米,宇航员将被迫在里面待上一年半时间。舱里还挤满了供给,包括一吨多脱水食品和28公斤厕纸等等,饮用水则由尿液循环而成。
  超级运载工具——龙飞船
  2010年,奥巴马总统参观完SpaceX的发射现场后,彻底确定了扶持商业航天产业的决心。再后来NASA甚至在政府的授意下开始与SpaceX签订了一系列的国际空间站货物运输协议。现在SpaceX的运载火箭服务定价透明,而且非常有竞争力:Falcon 9火箭的单次发射费用仅为5400万美元。而在这之前,全世界最具价格优势同时与Falcon 9拥有相同运载能力的中国长征三号乙火箭的单次发射费用为6000万美元。
  如今,所有的电视节目在介绍Elon Musk的时候都会这样说:在这个世界上仅有四个国家掌握了卫星发射与回收技术,美国、俄罗斯、中国与Elon Musk。我们无法肯定这样的褒奖对于一个人来说是否已经算是登峰造极,但我们可以肯定的是,Elon Musk不会满足于这一点成就,他所期望的可复用火箭技术依然只是出于电脑模拟的阶段,火星再也不是遥不可及的星球。
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