载人探火：远大梦想需要三大步
<p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">10月初，美国宇航局公布了一份关于载人航天未来发展的详细报告（《美国航天局的火星之旅：开拓太空探索下一步》），该报告的内容主要涉及载人登陆火星的计划。该计划将载人登陆火星分为“三步走”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">该报告一公布就引起了外界的持续关注，那么，该计划到底涉及哪些航天新技术？人类距离探火梦到底还有多远？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>载人探火三部曲</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">报告指出，火星之旅的第一阶段工作已经展开，其中包括关于人类健康和行为的测试和实验；类似种植食物和循环利用水的生命保障系统；在国际空间站内进行3D打印等。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">第二阶段被称为“试验场”，预计在2018年启动，其中包括发射猎户座新型太空飞船，以及史上运载能力最强的运载火箭（SLS火箭）。此外，美国宇航局还计划在地月空间实施其他多项任务，包括2020年发射无人航天器从一颗小行星表面采集巨石，并将其挪至月球附近供航天员研究等。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">第三阶段是航天员在火星表面和运输飞船中生活和工作，这种飞船能够从火星获得制造燃料、氧气和建筑材料的资源，并在数年内支持人类在火星生活。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">虽然在这份报告中并没有设定最后一个阶段的具体时间，但在一张官方图表中显示，时间在2030年之后。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此次美国宇航局“三步走”战略的发布，标志着美国宇航局正式确立了载人火星探测技术发展路线，与前期已经公布的载人火星探测方案相比，“三步走”战略更进一步指出了将来美国开展火星探测要逐步发展的航天技术能力，并把月球、小行星等当作了最终探索火星的中间过渡目标。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>有一种坚持叫探火</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">将人类送上火星是航天界的梦想。美国早在20世纪五六十年代，就提出了载人火星探测的概念设想。特别是20世纪90年代的火星设计参考任务以及载人火星设计参考架构，形成了比较成熟的载人火星探测方案。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">就在2010年，奥巴马政府确定了“月球以远”的载人航天发展战略，以保持美国在未来航天领域的领先地位。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">2014年，美国国家科学委员会经过论证指出，可持续发展的载人航天需要一个“终极目标”，并且这个目标不会受到政治、经济等不确定因素的影响。通过技术分析显示，在可预见的未来，载人探索可行的目的地只能是月球、小行星、火星及其卫星。在这些目标中，最难的目标就是载人登陆火星，可以说是航天界在一段时间内载人航天未来发展的“终极目标”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>一切为了“终极目标”</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">为了实现这个“终极目标”，需要具备以下技术能力：长期乘员的健康、生命保障和居住能力；大规模进入空间与返回地球的能力；空间推进与能源保障能力，以及星体进入、下降、着陆与起飞能力。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">仅从关键技术层面上来说，科研人员首先要解决的是人体长期的健康保护技术。载人火星探测任务的时间将达900多天，航天员长期处于微重力和低重力状态，会出现肌肉松弛等太空综合征。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，在探测飞行过程中的宇宙辐射环境以及登陆火星后的火星环境对于航天员的健康也是个挑战和考验，载人火星探测飞行器以及火星基地都需要生命保障系统。为此，俄罗斯、欧洲和中国的6名志愿者在2010～2011年开展了“火星-500”实验，主要探索人类登陆火星过程中所能够耐受的一切，尤其是心理和物质保障方面的问题。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">其次，科研人员还需要研制一系列航天器，包括重型运载火箭、载人火星飞船、深空轨道转移居住舱、地球-火星轨道转移飞行器、火星着陆飞行器、火星上升飞行器等。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">最后，科研人员还要解决通信延时带来的困难。由于地球与火星距离遥远，无线电信号单程传输需要20分钟左右，所以航天员无法获得地球控制中心的及时帮助。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">当然，用空间核动力推进技术来缩短载人火星飞船抵达火星的时间是规避长期太空飞行带来的宇宙辐射、失重、燃料备件不足等一系列问题的好办法。但空间核动力推进技术何时能问世，现在还不得而知。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">总之，从目前人类所能达到的科技水平来看，载人登陆火星的所有难题都是可以逐步解决的，关键是需要投入大量资金和科研力量。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此次“三步走”战略中提到了各项能力的解决途径及发展路线图。相比以往方案，最大亮点是空间3D打印技术，这是美国宇航局首次明确把空间3D打印技术应用到载人火星探测任务中。所以，空间3D打印技术是“三步走”战略第一阶段的发展目标。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">与地面3D打印技术相比，空间3D打印需要仪器能够适应空间微重力环境。2014年，在国际空间站上的一台3D打印机打印出了首个部件，为未来航天员在飞船和其他星球上打印所需备件提供了经验。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>合作才是王道</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">载人航天工程，特别是载人火星探测是对当前人类科技与工程水平的高级挑战。由于技术难度大、耗资多，仅凭一个国家难以承担载人火星探测这一宏伟目标。所以说，国际合作是实现载人航天可持续发展的必要措施之一。其中，国际空间站项目就是一个国际合作开展载人航天的成功范例，各参与国都能从中受益。吸收这一成功模式的经验，未来国际合作将成为国际载人航天，特别是开展载人火星探索的潮流。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">值得注意的是，鉴于我国空间探索能力的快速发展，2014年，美国国家科学委员会在发布的报告（《探索途径：美国载人空间探索计划的理由与方法》）中指出，在未来的国际合作中接纳中国也符合美国的最大利益。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近期，美国宇航局局长博尔登在第66届国际宇航大会上表示，美国应该寻求与中国在载人航天领域开展合作。由此可见，载人火星探测任务可能会形成一个多国参与的局面。（童科伟 吴胜宝）</p><br />
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