美國已經有五輛火星車登陸火星人類何時才會跟隨?


美國太空總署的毅力號成為到達火星的第五輛火星車,那麼人類何時才能最終實現載人遠征火星的目標呢?

美國太空總署目前的月亮女神計劃(Artemis Mission)其實是一個登陸火星的先導計劃。美國太空總署署理行政主任史提夫·召積奇(Steve Jurczyk)重申他對美國太空人能夠在2030年代中期踏足火星的願望。

雖然火星之旅在技術上已經可以做到,但專家表示,由於資金的不確定性,登陸火星可能仍然需要數十年的時間才會實現。

太陽神計劃的設計師華納·馮·布朗(Wernher von Braun)在1969年登月之後隨即著手進行火星飛行任務,但這個計劃,像其後的許多計劃一樣,從未優先考慮。

是什麼讓它變得如此困難?首先,純粹的距離。前往火星的太空旅程必須行駛約二億二千五百萬公里,具體取決於地球和火星之間的相對位置。這意味著長達數個月的旅行,太空人將面臨兩個主要的健康風險:輻射和微重力。前者增加了罹患癌症的終生機會,而後者則降低了骨密度和肌肉質量。如果出了問題,都必須在地球上解決。

話雖如此,科學家從太空人到月球和國際太站的任務中學到了很多教訓。哈佛大學-史密森天體物理學中心的天文學家莊尼頓·麥道爾(Jonathan McDowell)說:「我們已經在國際太空站上證明太空人能夠生存一年半的能力。」他補充說,有關如何執行火星任務的一般想法已經存在,只是缺少細節。

太空諮詢公司(Astralytical)的創辦人,行星科學家羅拉·福奇克(Laura Forczyk)說,減少旅途中長期暴露在輻射危險的一種方法是更快到達那裡。這可能涉及使用核熱推進技術,產生的推力遠大於傳統化學火箭產生的能量。麥道爾說,另一個可能性是建造一艘綁有水容器的太空船,吸收太空輻射。

到達那里後,我們將需要找到在含有95%二氧化碳空氣的呼吸方法。需要在太空船上配備將二氧化碳轉化為氧氣的儀器。其它解決方案包括將火星兩極的冰分解成氧氣和氫氣,同時也為火箭提供燃料。

由於火星極薄的大氣層和缺乏保護性的磁層,因此強烈的輻射對太空人也具有挑戰性,因此需要對庇護所進行良好的屏蔽,甚至要建築在地下。

美國太空總署的第一位火星計劃主管斯科特·哈伯德(Scott Hubbard)如今在史丹福大學工作指出,可行性的決定歸根到底是我們願意承受多大的風險。他表示,在太空穿梭機的時代,要求太空人面對的死亡風險增加不超過百分之三。他還補充說:「美國太空總署的觀點,根據任務的不同,遠程太空任務死亡風險在10%到30%之間,因此必須採取了更積極或開放性的思維。」

福奇克說:「這可能涉及提高太空人在他的一生中可以承受總輻射水平,美國太空總署必須仔細考慮這一點。」不過專家一致認為,派人登陸最大的障礙,是獲得美國總統和國會的支持。

麥道爾說:「如果人類作為一個物種,特別是美國納稅人,如果決定在登陸火星計劃投入大量資金,那麼我們可能會在2030年代實現這一目標。」

美國總統拜登尚未表態他對登陸火星的構想,儘管白宮新聞秘書珍·莎琪(Jen Pskai)本月表示,月亮女神計劃得到政府的支持。儘管如此,美國太空總署仍然面臨預算限制,預計不會實現2024年將太空人送回月球的目標,亦即是派人登陸火星遙遙無期。

由億萬富翁伊隆·馬斯克(Elon Musk)創立的太空探索科技公司(SpaceX)是否能擊敗美國太空總署,完成在2026年進行首次人類飛行任務的目標?

馬斯克為此目的一直在研發下一代星艦火箭,儘管在最近的測試中,兩個雛型機以降落時發生爆炸,但是他能夠承擔風險,而作為政府機構的美國太空總署卻無法為其提供有價值的數據。

最終,太空探索科技公司可能比美國太空總署選定的火箭太空發射系統(Space Launch System)更具優勢,該系統受延誤和成本超支困擾。但是,即使是世界上最富有的人之一,也無法負擔登陸火星的全部費用。

哈伯德認為,公私營合作的可能性更大,太空探索科技公司提供運輸服務,而美國太空總署解決許多其它問題。

【圖、文:節譯自物理學機構網頁】

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