论文部分内容阅读
张唯诚／编译
2003年的某一天，一个全身乳白，如大鸟一般的飞行物突然出现在火星的大气层中。它翼长10米，重150公斤，机尾上飞旋的螺旋浆，使它在离火星地表2000公里的高空上能自如地展翅翱翔。
这美丽的不速之客名为“基蒂霍克”号，来自地球，它上面搭载了20公斤重的观测仪器，使命是对火星地表进行详细的观测。
“基蒂霍克”号无人飞行试验只是人类登陆火星计划的一个小插曲。提出这项设想的是美国航空航天局的火箭工程专家拉里·雷姆基博士。研究表明，火星上的大气压和地球上空28000千米高空的大气压相当。为了获取准确的数据，科学家已经在地球上空25000千米的高空上，对这种以太阳能为动力的无人驾驶螺旋浆式飞机进行了几次成功的试飞。
“基蒂霍克”号的翅膀是可以折叠的，它将被置于一个密封囊中由太空飞行器抛入火星大气层。拉里·霍姆基博士认为，根据目前人类的技术，“基蒂霍克”号飞行计划是完全可行的。
超越“阿波罗”
然而，“基蒂霍克”号飞行即使成功，也只是一次富有想像力的探测行动。要把人类送上火星却远非如此简单，它比人类登陆月球的“阿波罗”计划要困难得多。
登陆火星的航天器根本不能像“阿波罗”飞船那样直接从地球上飞抵目的地，它非常巨大。人们必须首先将重达400—500吨的组件分成几次送上位于地球轨道上的宇宙太空站上，在那里组装后才能踏上飞抵火星的漫长旅程。这次飞行将搭载6名宇航员，飞行时间长达6～10个月。宇航员到达火星后，要在这颗荒凉的星球上至少滞留一年以上。他们将身着宇航服几百次地走出登陆仓，从事各种科学考察活动。
火星之窗
和月球相比，火星不仅非常遥远，而且适合飞行的最佳时间十分难得。当飞船利用地球公转速度转入飞向火星的“迁移轨道”时，火星必须恰巧出现在正前方，这样的机会大约每26个月才有一次。如果抓住了这个机会，火星之旅可能只需10个月，科学家将这段珍贵的最佳时间称为飞向火星的“窗口”，然而遗憾的是，这扇窗口每次仅仅开启几周时间。
返回地球也会遇到同样的问题。当宇航员到达火星时，返回地球的窗口已经关闭了几个月，他们必须在火星上等待10～20个月，下一次窗口才会开启。
因此，即使选择最经济的路线，从出发到返回也需要至少3年时间。有些人认为，如果燃料充足，或选择横穿金星轨道的线路，时间会进一步缩短，但那样来回也要18个月，出发的良机少和旅行的时间长增加了登陆火星的难度。
火星生活
长期滞留在宇宙空间，太空人容易产生一种称为“季节冲击”的心理不适，表现为烦躁、焦虑、忐忑不安。专家们认为，从火星上返回的宇航员产生这种不适的可能性很大。
火星的环境可能使宇航员的感觉发生紊乱。火星的一天比地球上的一天长38分钟，滞留火星一段时间后，对时间的感觉将逐渐变得和地球上不同。火星上也有季节，它的公转轨道是地球的两倍，因此季节转换要比地球慢一倍，而且它上面季节的变化要比地球严酷得多。
对宇航员冲击最大的是在火星上和地球的通讯非常耗时，电波在地球和火星之间往返一次至少需要8分钟，有时甚至需要30分钟，因此，一个小时只能交谈几句话。
为了克服这些障碍，科学家需要进行各种实验和研究，还要对宇航员进行多种训练。
燃料问题
燃料是火星之旅的一个重大课题。科学家认为，资源的就地筹措是火星探测的重要特征。比如，用火星上的氢和大气合成甲烷，从而生产出人们所需的燃料。就地生产的燃料不仅可用于航天器的返回，也可用于火星上的迁移。如果这种方法得以实现，飞向火星的航天器上的燃料重量可望减少一半。
另外，原子能也被一些科学家所推崇。1960年，美国已经设计出使用铀235的原子能火箭，这种火箭靠喷出超高温氢气获得推动力，其燃料效率是利用化学反应获取动力的2倍。因此，这种火箭可使携带燃料减少一半，这在长途宇宙飞行中十分诱人。不过原子能火箭需要高度的可靠性作保证，在技术上还有待进一步完善。
沙尘风暴
目前，对于火星地表的环境，人们并不太清楚，特别是火星上的灰尘可能给科学家带来很大的麻烦。在火星地表，细小的沙粒漫天飞舞，其速度最快时可达每秒100米，它们可能导致强烈的静电，但究竟强到什么程度依然不得而知。沙尘风暴可能使沙粒灌满容器，或沾在航天器的窗子和太阳能电池板上，也可能引起机器故障甚至侵入人体内。它们的许多特性，比如是酸性还是碱性，能否和氧反应，是否易着火，是否有毒等都不清楚。为此，近几年，科学家将把一架火星环境适宜性评价仪(MECH)发射到火星表面，它的数据将为人类设计火星考察设备提供科学依据。
火星之旅，关隘重重，科学家需要解决的问题还有很多。比如，飞行中宇航员的健康怎样保证；在从未有过的太空长途旅行中，乘员怎样搭配；从火星上取回的样品和宇航员身上可能带有未知的细菌，怎样进行检疫才能保证地球不受外太空细菌的污染等等。尽管如此，人类登陆火星的号角仍然即将吹响，地球人百折不挠的精神和日新月异的当代科技肯定会使这个伟大的梦想变成现实。
2003年的某一天，一个全身乳白，如大鸟一般的飞行物突然出现在火星的大气层中。它翼长10米，重150公斤，机尾上飞旋的螺旋浆，使它在离火星地表2000公里的高空上能自如地展翅翱翔。
这美丽的不速之客名为“基蒂霍克”号，来自地球，它上面搭载了20公斤重的观测仪器，使命是对火星地表进行详细的观测。
“基蒂霍克”号无人飞行试验只是人类登陆火星计划的一个小插曲。提出这项设想的是美国航空航天局的火箭工程专家拉里·雷姆基博士。研究表明，火星上的大气压和地球上空28000千米高空的大气压相当。为了获取准确的数据，科学家已经在地球上空25000千米的高空上，对这种以太阳能为动力的无人驾驶螺旋浆式飞机进行了几次成功的试飞。
“基蒂霍克”号的翅膀是可以折叠的，它将被置于一个密封囊中由太空飞行器抛入火星大气层。拉里·霍姆基博士认为，根据目前人类的技术，“基蒂霍克”号飞行计划是完全可行的。
超越“阿波罗”
然而，“基蒂霍克”号飞行即使成功，也只是一次富有想像力的探测行动。要把人类送上火星却远非如此简单，它比人类登陆月球的“阿波罗”计划要困难得多。
登陆火星的航天器根本不能像“阿波罗”飞船那样直接从地球上飞抵目的地，它非常巨大。人们必须首先将重达400—500吨的组件分成几次送上位于地球轨道上的宇宙太空站上，在那里组装后才能踏上飞抵火星的漫长旅程。这次飞行将搭载6名宇航员，飞行时间长达6～10个月。宇航员到达火星后，要在这颗荒凉的星球上至少滞留一年以上。他们将身着宇航服几百次地走出登陆仓，从事各种科学考察活动。
火星之窗
和月球相比，火星不仅非常遥远，而且适合飞行的最佳时间十分难得。当飞船利用地球公转速度转入飞向火星的“迁移轨道”时，火星必须恰巧出现在正前方，这样的机会大约每26个月才有一次。如果抓住了这个机会，火星之旅可能只需10个月，科学家将这段珍贵的最佳时间称为飞向火星的“窗口”，然而遗憾的是，这扇窗口每次仅仅开启几周时间。
返回地球也会遇到同样的问题。当宇航员到达火星时，返回地球的窗口已经关闭了几个月，他们必须在火星上等待10～20个月，下一次窗口才会开启。
因此，即使选择最经济的路线，从出发到返回也需要至少3年时间。有些人认为，如果燃料充足，或选择横穿金星轨道的线路，时间会进一步缩短，但那样来回也要18个月，出发的良机少和旅行的时间长增加了登陆火星的难度。
火星生活
长期滞留在宇宙空间，太空人容易产生一种称为“季节冲击”的心理不适，表现为烦躁、焦虑、忐忑不安。专家们认为，从火星上返回的宇航员产生这种不适的可能性很大。
火星的环境可能使宇航员的感觉发生紊乱。火星的一天比地球上的一天长38分钟，滞留火星一段时间后，对时间的感觉将逐渐变得和地球上不同。火星上也有季节，它的公转轨道是地球的两倍，因此季节转换要比地球慢一倍，而且它上面季节的变化要比地球严酷得多。
对宇航员冲击最大的是在火星上和地球的通讯非常耗时，电波在地球和火星之间往返一次至少需要8分钟，有时甚至需要30分钟，因此，一个小时只能交谈几句话。
为了克服这些障碍，科学家需要进行各种实验和研究，还要对宇航员进行多种训练。
燃料问题
燃料是火星之旅的一个重大课题。科学家认为，资源的就地筹措是火星探测的重要特征。比如，用火星上的氢和大气合成甲烷，从而生产出人们所需的燃料。就地生产的燃料不仅可用于航天器的返回，也可用于火星上的迁移。如果这种方法得以实现，飞向火星的航天器上的燃料重量可望减少一半。
另外，原子能也被一些科学家所推崇。1960年，美国已经设计出使用铀235的原子能火箭，这种火箭靠喷出超高温氢气获得推动力，其燃料效率是利用化学反应获取动力的2倍。因此，这种火箭可使携带燃料减少一半，这在长途宇宙飞行中十分诱人。不过原子能火箭需要高度的可靠性作保证，在技术上还有待进一步完善。
沙尘风暴
目前，对于火星地表的环境，人们并不太清楚，特别是火星上的灰尘可能给科学家带来很大的麻烦。在火星地表，细小的沙粒漫天飞舞，其速度最快时可达每秒100米，它们可能导致强烈的静电，但究竟强到什么程度依然不得而知。沙尘风暴可能使沙粒灌满容器，或沾在航天器的窗子和太阳能电池板上，也可能引起机器故障甚至侵入人体内。它们的许多特性，比如是酸性还是碱性，能否和氧反应，是否易着火，是否有毒等都不清楚。为此，近几年，科学家将把一架火星环境适宜性评价仪(MECH)发射到火星表面，它的数据将为人类设计火星考察设备提供科学依据。
火星之旅，关隘重重，科学家需要解决的问题还有很多。比如，飞行中宇航员的健康怎样保证；在从未有过的太空长途旅行中，乘员怎样搭配；从火星上取回的样品和宇航员身上可能带有未知的细菌，怎样进行检疫才能保证地球不受外太空细菌的污染等等。尽管如此，人类登陆火星的号角仍然即将吹响，地球人百折不挠的精神和日新月异的当代科技肯定会使这个伟大的梦想变成现实。