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火星载人登陆的最大困境为何人类无法从火星

发布时间:2025/3/6 12:23:16   点击数:
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其实按照现有的技术来说,我们前往火星虽然花费巨大,但是在技术上是没有难度的。可是现在的困难不是去火星,而是返回地球。载人登陆火星后,就再也不能回来了,你还愿意去火星吗?

随着科学的发展,我们在航天领域的成就很多,更大推力的火箭,更精密可靠的控制系统,这些我们必须承认。但是即使到了今天,我们依旧不能逃避一个老问题:重力与能源的束缚,我们想获得更大的推力,就要用更多的燃料,想要更多的燃料就会让飞船越重。

在这种情况下,单程飞行往往很简单,返程飞行却无比艰难。虽然上世纪我们就实现了往返月球的壮举,但是到今天,我们依旧没办法往返火星,这其中面临很多困难,主要就是这几个方面。

1.火星的重力更大

月球的重力只有地球的1/6左右,而火星的重力是月球的两倍。这意味着在月球上是10牛顿的物体放在火星表面就是20牛顿了。同样的质量,返回时,火星上需要的推力却要增加数倍。

2.火星上有稀薄的空气

月球表面是接近真空的状态,飞船起降不用考虑空气阻力的存在,而火星表面稀薄的空气却会让加速变得困难,速度越大,空气阻力越大。

根据相关的数据,科学家们对月球返回成本和火星返回成本进行了对比分析。

从月球发射1kg物质到达地球,需要在地球上提前携带kg的物质作为准备。而多携带kg就意味着起飞时又要带更多的燃料。这个成本实在是让人绝望,全世界最富有的美国都不敢多玩。而这个在火星上进行这个操作,成本会立刻增加10倍。没有任何国家能这么玩。

有人想了一个“聪明”的办法,在火星建立燃料库,利用火星资源建造发射基地。但是要知道这有一个前提,前期的工业设备需要在地球上生产后带到火星上。但是这更加科幻了,将火星上的资源转化为航天用途所付出的成本无异于重建人类工业史,这完全是现阶段的人类不敢想的事。这个想法虽然很好,但是这远远超出了人类的能力。

3.火星距离地球更加遥远

我们知道地球和月球之间的距离约为38万公里,而火星在近地点时与地球的距离都超过万公里,远地点更是超过4亿公里,这还是直线距离。

实际路程更是遥远,以阿波罗计划为例,去一次月球大概是3天。而根据霍曼转移轨道原理,如果没有极高的速度,从地球到火星的最短路径实际上是5.93亿公里,即比月球旅行长了倍。所以每次去火星时在路上都要花上大半年,比如好奇号登陆火星就用了接近9个月(-11-26~-8-6)。

4.火箭的功率有限

发射的时候,我们需要大量的燃料才能进行加速,直到超过第一宇宙速度才可以脱离地球的引力约束,这个过程中我们需要携带一台巨大的发动机和足够多的燃料。但是在到达火星后,我们进入火星地表需要减速。由于大气稀薄,常规的减速手段几乎没啥用,我们只能通过发动机反向喷射才能够减速,而这几乎需要与起飞加速过程等量的燃料。

科学家在研究一种新的推进方式,比如可以让飞船拥有核引擎或者使用电磁推动,更科幻的是直接建造轨道工厂,在太空中建造飞船,但是我们现在还远远做不到。

5.途中的物质消耗

按照现有的速度去火星,我们需要大概8-9个月,可以参考好奇号。载人登陆和好奇号不一样,好奇号不需要吃喝拉撒,而人类需要。如今我们还没有冷藏技术,能够让人类进入休眠状态,这意味着路上的8个月中,人要一直醒着,一直消耗物质。再加上维持人体生命的各种保障系统,这会让飞船的荷载变得更大。

火星载人计划

其实人类不是没有尝试过载人登陆火星,但是现实却像一个巴掌让人类知道自己真的还不行。

年NASA一份名叫“严峻的人类火星任务”的报告数据显示了载人登陆火星的难度。报告指出,想要将4名宇航员送上火星后再返回首先就需要在低地球轨道上组装多个硬件和燃料的有效载荷,而要发射这些荷载到轨道需要战胜五号发射13次(战神五号比土星五号推力更强,土星五号曾用于载人登月,而整个载人登月阿波罗计划过程中,土星五号的发射次数才不过13次)。

不仅如此,一些精密的设备,燃料,补给和4名宇航员进入地球轨道还需要4次普通发射。

做好了这些准备工作,才能够出发,但这远远没有结束,到达火星后,部分仪器(包括一艘能够带一名宇航员返回火星轨道的精巧返回舱)会降落到火星地表,一位宇航员火星登陆,另外三位宇航员作为后勤人员在火星轨道上等待。最后,完成任务的宇航员丢掉所有不用的仪器,利用返回舱返回火星轨道上的大本营。

这些成本以现在世界的生产力,在和平时期几乎是没有任何国家能够一口气拿出来的,否则整个国家都要倒退。

现在的火星探测只能是无人单程,但是随着科技的进步,未来火星登陆一定会实现,现在真的太难了。对此你怎么看呢



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