日前,本报记者就“载人登陆火星”的相关问题,采访了《航天杂志》前总编李龙臣先生。
各国都有时间表
李龙臣介绍说,世界主要的大国纷纷推出自己载人登陆火星计划,有的国家还列出了时间表,首当其冲的当然是美国。2004年1月14日,总统布什宣布美国计划在月球建立永久基地和载人登陆火星的未来航天构想,按照该构想,美国在20年内建成永久月球基地,并在2030年后正式派宇航员登陆火星。
其实,俄罗斯载人登陆火星计划出炉得更早,根据英国《泰晤士报》报道,大约两年之前,俄罗斯太空科学研究所负责人格里戈里耶夫教授就宣布,俄罗斯太空科学家已经克服了星际载人飞行的大部分难关,并且准备在2020年左右派宇航员登陆火星。俄罗斯航天官员更是大胆地宣布,俄罗斯将在2015年前派人登上火星。届时,俄罗斯航空航天部门将派一个6人小组登上火星。
在载人登陆火星方面,欧洲也不甘落后,欲与美国、俄罗斯一争高下。2004年1月13日欧洲航天局宣布,欧洲将在2024年首先登陆月球,之后将于2030年造访火星。日本发射的“希望”号探测器虽然登陆火星失败,暴露出该国在技术上与美俄的差距。但是,可以肯定的是载人登陆火星是日本的必然追求。“神舟”五号的成功发射不仅激起了中国人“探月”,“登月”的热情,也为中国将来的火星探测、火星登陆积累了最初的经验,尽管“这离中国人还很遥远”。
“认识你自己”
各个主要大国为什么不惜投入巨资,竞相推出载人登陆火星计划呢?李龙臣对此解释说,“冷战”时代,因为政治、军事等方面的需要,美国人抢先登上了月球。在后“冷战”时代,虽然也存在大国之间的技术、国际影响力之间的竞争,虽然还存在着国家、民族利益的深刻矛盾,但是,各国登陆火星计划的目的中探索宇宙规律,为本国造福、为人类造福的因素多了几分。此外,登陆火星在提升一个国家航空航天活动方面竞争力的同时,还能以此带动相关产业,从而全面提高综合国力。
实际上,就人类总体而言,载人登陆火星的必要性、迫切性是不言而喻的,登陆火星可以更好地认识人类自身。现代科学虽然已经取得了巨大进步,但人类仍然面临很多挑战,有太多问题等待解决。在地球上解决地球上的问题似乎是能够做到的,但是,人们越来越感到,只有将地球放置到银河系、放置到宇宙中去考察,必须跳出地球,才能真正地认识宇宙规律,才能更好地解决人类发展面临的问题,而火星是人们跳出地球以后很好的平台。李龙臣举例说,人类对生命的起源至今仍然不太清楚,有人认为生命为地球所独有,有人则判断生命是宇宙的普遍现象,并断言地球生命来自外星球。令人遗憾的是,我们已无法对早期地球生命进行直接研究,因为地球的地理构造因腐蚀和沉淀而变得面目全非了。火星则不同,火山喷发留下的坑状高地,以及早期地表结构为研究早期地球生命提供了可能。此外,通过研究地球以外的太阳系和银河系中的物理化学环境,外星生物学家可以逐步认识地球上的生命是怎么产生的。
几十年来,通过发射的探测器以及直接对火星陨石的研究,科学家已经掌握了火星的数据参数,积累了关于火星的大量知识。但是,这些知识还需要人类登陆火星去进一步证实。李龙臣认为登陆火星还有一个重要的原因,那就是火星极有可能存在固态水,就月球和火星对比而言,它具有更大的开发潜力,美国宣布的重返月球计划,意不在“月”而在“火”。
漫漫登“火”路
李龙臣说火星虽是地球的近邻,但它的运行轨道在地球的运行轨道之外,火星绕太阳一周的时间是687个地球日,火星和地球相互接近的时间间隔是两年零50天,即26个月,也就是780天。火星和地球一般距离在8000多万公里以上,只有在火星大冲时两者距离才最近,在5000万到6000万公里,而这要每隔15年到17年才有一次。飞往火星,单程需9个月,较好的发射时机每隔一年才有一次,到火星后,也要隔一年半才有合适的时机,整个行程可能长达3年(往返途中各9个月,在火星表面停留一年半)。就技术而言,登“火”并不比登月复杂,只是所需燃料和给养大大多于登月。由于月球引力只有地球的六分之一,这就促使人们想到从月球发射载人探“火”飞船,以减少燃料和给养。前苏联制定的登陆火星计划还曾打算在空间站上向火星发射飞船。
李龙臣说提高飞船的速度是另外一种节省燃料的选择方案。据报道,美国总统布什已经命令国家航空和宇宙航行局研制一种核能动力太空船,这种太空船从地球抵达火星只要两个月。美国科学家透露,核能太空船自带小型核能发电机,时速可以达到每小时8.7万公里———这大约是普通太空船的3倍。太空船可以进行各种科学实验,还能与地面保持通信联系。若是这种太空船研制成功,载人登陆火星就快捷多了。
只带上必要的原料,在飞船上生产所需的食品,比如在温室中种植蔬菜,利用实验室的营养液来制造肉类产品,这是否是登陆火星航天员可行的选择呢?李龙臣说,这不太现实,也太危险。自行生产食品,就意味着要在飞船上建立一个密闭生态系统。众所周知,美国精心建立的“生命圈2号”最后还是失败了,如果飞船上的生态系统失败的话,那后果将是灾难性的。
谈到登陆火星出发前要做的准备工作,李龙臣先生说,要将各种可能发生的情况都考虑到。首先是航天员的选择,训练问题。航天员的数量以6个为宜,他们分别负责不同的工作:两个机械师,两个科学家,一个船长,一个医生。李龙臣说有人出于载重问题的考虑,认为三个人即一个机械师、两个科学家就可以了,他认为这样“太危险了”,因为一旦出现意外如机械师病倒了,整个就会瘫痪。
还要对航天员进行模拟训练。李龙臣介绍说,地球上有些地方的情况与火星很相似,航天员在这样的环境下演练可以为将来的航天生活做好准备。实际上,美国宇航员就在尤他州的沙漠中进行着太空人舱外活动演练,为今后的火星登陆做准备。在距离北极仅仅几百英里一个由于碰撞冲击而形成的深坑里,美国国家航空航天局派遣的两个小组在那里接受生存环境训练,为登陆火星做准备。
长期生活在微重力条件下,对人体会产生一定危害。对此,李龙臣说相对而言问题不算大。事实证明人类是完全可以承受太空中微重力状态的,空间站的航天员有过在微重力环境中连续生活400多天的记录,他相信人体可以承受驶向火星的漫漫旅程。李龙臣先生说实际上也可以通过一些技术手段使飞船对人体有重力,只要在飞船外安装绕其旋转的轮状物,通过该轮状物的旋转就可以产生重力。
在飞船上要建立完善的人体废物处理循环系统。尽可能将人体排泄物进行回收利用。这样,尿液、汗液等经过处理就可以重新转化为宝贵的资源。
李龙臣指出,有些人认为登陆火星的航天员所面临的最大挑战是心理问题是非常正确的。他说社会性的人长期处于那样一个狭小而全封闭的空间里,怎能没有焦躁不安的情绪,再加上危机四伏,飞船之外宇宙空间茫茫无垠,地球家园变成了一个小点,而自己的前途未卜。陨石撞击飞船、氧气罐爆炸、太阳能板突然失灵都会使人恐惧不安。李龙臣提出几个方法来解决航天员的心理问题:调整男女性别搭配比例,使航天员文化背景多样化,提供必要的娱乐等。
人类的“一大步”
李龙臣认为航天员在火星表面着陆,一定要注意吸取以往探测器着陆的经验和教训。不要过分拘泥事先选择好的着陆点,要使飞船先环绕火星飞行,再根据最新的火星气象情况选择合适的着陆点。这样,确保登陆不受恶劣天气如火星风暴等不良因素的影响。
借鉴勇气号着陆时所使用的气囊,也要给载人着陆仓装备类似的东西,以确保其着陆时不会损坏。着陆后,航天员可以将着陆仓作为临时的居所,也可以利用自己的设备在火星上建一个适合的居所。考虑到火星经常风暴肆虐,可以挖一地洞居住,一方面安全,另一方面也方便利用地下冰,获得水源。
从月球表面返回地球没有严格的时机限制,而从火星上返回要利用冲日,这样,航天员至少要在火星表面上停留一年半。接下来航天员除了进行科学考察之外,还要生产自己所需的必需品。李龙臣说,最初的生产必须依赖密闭生态系统,这是惟一可行的选择。他介绍说,火星上一些条件非常独特:绿粘土和火山灰,有利于植物生长;足够的二氧化碳气体,可提高植物光合作用的效能,这些独特条件使农作物获得比地球上更大的丰收,当然,前提条件是有充足的水源。“这对于我个人来说是一小步,而对于全人类来说是一大步。”阿姆斯特朗这句35年前的名言开启了人类载人航天新时代。今天,当“红色情结”在心中不断涌动的时候,人们又在期待另一位“阿姆斯特朗”将人类足印留在火星上的那一刻,期待着另一项“一小步”和“一大步”的壮举。
据二月四日英国《泰晤士报》和《苏格兰人报》报道,欧洲太空局(ESA)于二月三日正式公布了一份雄心勃勃的火星探险“路线图”———“极光计划”。该“路线图”的“终极目标”,就是让欧洲航天员在三十年之内,也就是二○三三年之前登陆火星。“极光计划”明确提出,首先将向火星发送机器人执行先期探险任务,然后让人类宇航重返月球,并借助月球作为“跳板”在二○三○年到二○三三年之间向火星进军。俄航天官员大胆宣布,将于二○一五年前派六人小组登上火星。
记者手记:
李龙臣先生在接受采访时一再强调,中国的任何太空计划都必须牢牢记住一点:独立自主、自力更生。人造地球卫星的发射是如此,“神舟”五号载人飞行是如此,登月计划是如此,将来的登“火”计划也要如此。在积极地参与航天领域的双边和多边合作的同时,我们必须清楚的看到,西方国家只是作出一种合作的姿态。比如,在国际空间站建设过程中,由于资金、技术方面的压力,美国曾主动邀请欧盟、俄罗斯参与,但是,情况好转之后,美国就逐步退出了合作,随着“勇气”号,“机遇”号的成功,雄心勃勃的美国更加自信能够成功应对探测火星、登陆火星的挑战,决定单干。李龙臣认为,就目前来看,载人登陆火星离中国还太遥远,但是,中国探测月球的进程有加快的迹象。
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