火星山脈比珠穆朗瑪峰高3倍 人類在火星呼吸15秒會失去意識

未來的火星是怎樣的呢?美國火星學(xué)會主席羅伯特 · 祖布林 (Robert Zubrin)稱，火星是一個非常奇妙的世界，擁有令人嘆為觀止的風(fēng)景，擁有珠穆朗瑪峰 3 倍高度的壯觀山脈，擁有比美國大峽谷深 3 倍、長 5 倍的峽谷地形，以及廣闊的冰原和延伸數(shù)千公里的干涸河床。未被人類涉足的火星表面可能為人類帶來無法想象的財富和資源，科學(xué)家還思考未來人類是否能在火星繁衍后代……

祖布林作為一位資深的火星領(lǐng)域研究專家，解釋了為什么人類對火星的探索是未來太空探索的重要環(huán)節(jié)，只有人類才能看到、感受和觸摸這顆紅色星球，凝視思考周圍的環(huán)境，并依據(jù)自己所獲得的發(fā)現(xiàn)做出論斷，雖然科學(xué)家從太空任務(wù)中獲得了豐富的太空知識，但在人類親身前往火星展開探索之前，許多火星謎團(tuán)一直未被揭曉。

未來的火星

在人類還未發(fā)射任何宇宙飛船抵達(dá)火星軌道之前，科學(xué)家們就在思考人類探索火星的各種可能性，其中一位科學(xué)家是已故的沃納 · 馮 · 布勞恩 (Wernher von Braun)，他是一位火箭設(shè)計師，二戰(zhàn)之后移居美國。布勞恩確信載人火星任務(wù)不僅必要，而且是可以實(shí)現(xiàn)的!在上世紀(jì) 40-50 年代，布勞恩經(jīng)常公開談?wù)撍麑θ祟惖顷懟鹦堑臒崆楹推诖?，甚至自己對未來的火星探險進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃。在布勞恩的《火星計劃》一書中，他強(qiáng)調(diào)稱，未來的火星旅程需要一支強(qiáng)大的宇宙飛船艦隊(duì)，正如前美國宇航局信息專家安妮 · 普拉托夫 (Annie Platoff)所解釋的——如果哥倫布僅帶領(lǐng)一艘船遠(yuǎn)航，而不是三艘船組建的一支編隊(duì)，他可能永遠(yuǎn)不會將自己的發(fā)現(xiàn)帶回西班牙，星際探索也是如此，我們必須建立一支大規(guī)模的太空編隊(duì)!

布勞恩設(shè)想建立一支由 10 艘飛船構(gòu)成的太空艦隊(duì)，至少能乘載 70 人前往火星，7 艘飛船將作為客運(yùn)飛船，另外 3 艘將運(yùn)送貨物，包括有翼登陸器，它能將宇航員運(yùn)送到火星表面。

在上世紀(jì) 50 年代，布勞恩曾警告稱，由于存在各種未知因素，這趟火星旅程在近一個世紀(jì)內(nèi)都不可能實(shí)現(xiàn)。然而十年之后，他得出一個完全不同的結(jié)論，他于 1965 年 11 月在《宇航&航空雜志》上發(fā)布文章稱，載人火星任務(wù)將在 1982 年成為可能。同時，他還敦促相關(guān)政府部門將火星任務(wù)視為高度優(yōu)先事項(xiàng)。

布勞恩說：“人們可能會發(fā)現(xiàn)我對未來的太空計劃非常樂觀，即使一些悲觀主義者經(jīng)常闡明他們的悲觀預(yù)測，認(rèn)為不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)將人類帶入‘太空深淵’。我堅信未來不久人類將登陸火星表面，事實(shí)上，我們確實(shí)應(yīng)當(dāng)抓緊時間在火星表面建立一個立足點(diǎn)，這里可以作為一個太空基地，便于人類向更遙遠(yuǎn)的星球展開探索。”

1969 年，布勞恩向美國宇航局做了一次正式報告，他詳細(xì)解釋了自己的火星探險計劃，由于他參與了 “土星 5 號”火箭研發(fā)工作，受到美國政府官員的高度評價。“土星 5 號”火箭是一款大型火箭，曾攜載美國宇航員抵達(dá)月球。在布勞恩的火星探索演講中，他表達(dá)了自己的信念——下一個太空前沿是人類對行星的探索。當(dāng)然，當(dāng) 1982 年來到時，全球也未有人類登陸火星表面，但是布勞恩的理論令人振奮，他的觀點(diǎn)深深地影響著美國宇航局人類星際任務(wù)的長期計劃，他計劃使用像航天飛機(jī)一樣的可重復(fù)利用的太空渡船，在軌道進(jìn)行裝配集合，組建多艘太空飛船抵達(dá)火星。

人類探索還是機(jī)器人探索?

即使 1977 年布勞恩逝世，科學(xué)家們對火星探索的熱情仍未減弱，除了火星探索任務(wù)令人興奮之外，科學(xué)家們強(qiáng)烈希望將人類送到火星的主要原因非常簡單：人類擁有機(jī)器人不具備的能力，即使現(xiàn)今人類已掌握先進(jìn)技術(shù)，但機(jī)器人的行為能力仍然是有限的，機(jī)器人只能依靠人類提供精準(zhǔn)、詳細(xì)的指令，讓它們自己思考或者思維運(yùn)算。例如 “勇氣號”、“機(jī)遇號”火星車都擁有機(jī)械臂，可以采集巖石和土壤樣本，隨載的科學(xué)儀器立即分析這些物質(zhì)，使用相機(jī)拍攝高分辨率圖像。但是機(jī)器人不能看到或者感觸到自己發(fā)現(xiàn)的樣本，也無法自己做出判斷，它們沒有人類的智慧、直覺或者推理能力，也沒有足夠幫助他們做出決定和結(jié)論的生存經(jīng)驗(yàn)，如果它們周圍環(huán)境迅速發(fā)生變化，就會受別人的擺布控制。然而，人類天生具有 “優(yōu)勝劣汰”的競爭觀念，他們會適應(yīng)環(huán)境變化而頑強(qiáng)地生存下來，人類的品質(zhì)和行為能力是與生俱來的。

從 “海盜 1 號”和 “海盜 2 號”探測器開始，搜尋遠(yuǎn)古和現(xiàn)今火星生命幾乎成為所有太空任務(wù)中的首要任務(wù)，近年來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星表面曾存在大量的水資源，這一發(fā)現(xiàn)非常重要，從而證實(shí)發(fā)現(xiàn)火星遠(yuǎn)古和現(xiàn)今有機(jī)生命跡象的可能性非常大，就像祖布林解釋的那樣，對于生命探索，人類比機(jī)器人做得更好。

經(jīng)過多年勘測分析，目前火星表面不太可能存在生命，對火星生物學(xué)的研究將主要搜尋化石證據(jù)，對于搜尋火星生命化石而言，勘測范圍有限、較長通信時間延遲的小型機(jī)器人探測車是非常糟糕的工具，生命化石搜尋工作需要機(jī)動性、敏捷性，同時具備利用直覺判斷追蹤微妙線索的能力，人類研究員具有 “巖石獵犬”的敏銳嗅覺，非常適合搜尋火星化石證據(jù)。如果要探尋火星的秘密，那些不畏沉悶太空旅行的人們需要前往火星進(jìn)行探索。

科學(xué)家對于何時以及如何執(zhí)行火星任務(wù)的觀點(diǎn)并不一致，但大多數(shù)人認(rèn)為，包括關(guān)于火星生命的許多問題，只有當(dāng)人類能夠真正登陸火星時才能得到答案。此外，科學(xué)家邁克爾 · 杜克 (Michael Duke)稱，人類完成火星探索任務(wù)所需時間較高效。盡管載人火星旅行需要更長的時間進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施，相比之下機(jī)器人勘測更容易實(shí)現(xiàn)，但是杜克說：“更科學(xué)高效的工作將在更少的時間內(nèi)完成，人類在火星上可能進(jìn)行 1-2 年的科學(xué)勘測，機(jī)器人則需要 100-200 年來完成。”

一次漫長而危險的航行

在首次火星探險邁出大膽一步的人類宇航員不會對潛在的風(fēng)險視而不見，早在他們登上宇宙飛船之前，他們就知道自己可能永遠(yuǎn)無法返回地球。在美國宇航局一份研究報告中，作者史蒂芬 · 霍夫曼 (Stephen Hoffman)和大衛(wèi) · 卡普蘭 (David Kaplan)非常清楚地說明了火星探索的風(fēng)險性。

人類對火星探索將是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù)，該計劃將證實(shí)人類有可能離開我們的家園，向太陽系其他行星展開探索。雖然太陽系對于整個宇宙而言非常渺小，但對人類而言卻是一片很廣闊的探索空間，畢竟當(dāng)前人類科技技術(shù)有限，離開地球后再次成功返程的能力較差。例如從地球向火星發(fā)射探測器需要幾年時間，而且發(fā)射窗口時間非常短暫，通常每隔 26 個月才出現(xiàn)一次。

目前，載人火星任務(wù)的確切時間仍未確定，大多數(shù)專家表示，載人火星任務(wù)可能將在 2025 年完成，在此之前必須克服許多障礙。宇宙飛船需要運(yùn)載宇航員、科學(xué)設(shè)備、食物和儀器，這意味著它們將比之前的任何航天器重 30 倍左右，這樣的飛船著陸將面臨著艱巨挑戰(zhàn)，著陸時機(jī)器人或許能承受飛船在火星表面彈起幾十米的高度，但是人類宇航員能否承受呢?

未來人類還需要考慮是否在火星表面建立一個合適的著陸基地，便于人類 “安營扎寨”，由于火星總面積超過 2 億平方英里，這意味著宇航員僅能探索一小部分。如果一艘宇宙飛船無意中降落在荒涼地區(qū)，距離計劃勘測的地區(qū)數(shù)千公里，那么整個任務(wù)的大量資源將被浪費(fèi)。

事實(shí)上，人類火星之旅是大的風(fēng)險是太空旅行過程，漫長的太空旅行對于宇航員而言是非常艱難的，他們將體驗(yàn)微重力或者失重的感覺，雖然人體漂浮在空中非常有趣，但它會導(dǎo)致嚴(yán)重的身體問題。在過去的太空旅行中，宇航員會出現(xiàn)方向迷失、頭暈、局部充血、頭痛和惡心，幾個月暴露在微重力下會出現(xiàn)嚴(yán)重的疾病，其中包括：骨質(zhì)流失導(dǎo)致的骨骼脆弱、肌肉萎縮、腎結(jié)石和其他嚴(yán)重的身體問題。近年來，科學(xué)家一直在研究如何對抗失重環(huán)境，例如：提供人工重力源，或者宇航員太空旅程鍛煉身體。然而，在此期間微重力仍是遠(yuǎn)途太空旅行的最大風(fēng)險之一。

此外，在漫長的太空旅程中將面臨著數(shù)以萬計的微隕石穿過太陽系，彗星和小行星的碎片可能像一粒沙子那樣小，也可能像一個高爾夫球，它們不斷地從宇宙各個方向以時速 10 萬英里的速度在太空中穿行，一顆飛往火星的宇宙飛船可能會在旅程大部分時間里遭受微隕石的嚴(yán)重破壞。深太空中還面臨著太陽耀斑和宇宙射線引起的高水平輻射，在地球上，高空磁場形成一個強(qiáng)大的防輻射保護(hù)罩，而在浩瀚的宇宙則沒有這種保護(hù)效果，因此太空飛船的外殼必須非常堅硬結(jié)實(shí)，才能抵抗微隕石碰撞，同時，宇宙飛船還必須有某種防護(hù)罩，可以吸收或者阻擋大量的太空輻射，如果該輻射進(jìn)入飛船，不僅會損壞和摧毀飛船及其科學(xué)儀器，還可能對身體造成傷害。

紅色星球的危險

假設(shè)宇航員經(jīng)歷 6 個月的危險旅行幸存下來，那么一旦抵達(dá)最終目的地，所承受的風(fēng)險將大大降低，他們著陸時可能會在火星表面遭受一些微隕石撞擊，但不會受到來自四面八方的隕石撞擊。同時，雖然火星輻射劑量高于地球，但與深空輻射相比，火星可作為保護(hù)屏障，減少登陸火星的宇航員所遭受的極端輻射。由于火星重力比地球弱很多，宇航員仍能感受到火星低重力影響，但他們將不再需要忍受失重狀態(tài)。但當(dāng)他們第一次走出太空飛船時，仍然有許多新的風(fēng)險，他們將經(jīng)歷人類從未遭遇過的惡劣環(huán)境，而合適的宇航服是唯一能拯救他們生命的裝備。

人類造訪火星面臨的最大風(fēng)險之一是火星的低壓大氣，氣壓使人體血液和體液保持流動，當(dāng)溫度過低時，體液會沸騰，迅速失去熱量，然后蒸發(fā)導(dǎo)致快速死亡。美國馬里蘭大學(xué)空間系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室大衛(wèi) · 阿金 (David Akin)教授描述了一次模擬經(jīng)歷：“我記得聽一位美國宇航講述了一個實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中他面臨突然、暫時的壓力損失，此時他首先感到口水在舌頭上沸騰，然后自己就暈厥，為了保護(hù)宇航員不受危險低壓大氣影響，他們必須對航天服進(jìn)行增壓。同時，還必須佩戴專門的呼吸設(shè)備，因?yàn)榛鹦谴髿庵械亩趸己繕O高，氧氣和氮?dú)夂枯^低，如果宇航員呼吸了火星空氣，很可能在短短 15 秒內(nèi)失去意識，不久就會死亡。”

火星表面極端氣候和惡劣天氣是另一個危險，因?yàn)榛鹦菤夂蚍浅：洌詈椒仨毤訜崽幚?。然而，始終保持舒適的體溫非常困難，因?yàn)榛鹦潜砻鏈囟瓤赡鼙缺砻嬷碌?20-30 攝氏度，如果宇航服設(shè)計考慮到這一點(diǎn)，那么宇航員上半身可能被凍僵，而他的腿部會被燒傷。此外，火星表面灰塵非常多，細(xì)小的塵粒會懸浮在大氣層，目前科學(xué)家們并不清楚火星灰塵是否有毒，但他們相信存在這種可能性。如果火星灰塵有毒，將影響宇航員的視力和呼吸能力。如果人類遭遇了猛烈的火星塵暴，很可能會喪生于此，在這種猛烈塵暴中，時速數(shù)百公里的大風(fēng)能將粉塵在大氣中盤旋數(shù)周時間。

為火星勘測者設(shè)計新型太空服是一個復(fù)雜而漫長的過程，可能需要幾年時間，美國宇航局宇航服設(shè)計工程師喬伊 · 科斯莫 (Joe Kosmo)稱，與以往太空任務(wù)中的宇航員不同，造訪火星的宇航員可能會在那里生活、工作幾年時間，因此盡可能避免穿著笨重的宇航服，即使在火星低重力環(huán)境下，宇航服的重量仍會超過 45 公斤，而且宇航員穿著笨重的宇航服很快會筋疲力盡。美國宇航局菲爾 · 韋斯特 (Phil West)稱，理想的宇航服重量較輕，宇航員能夠適應(yīng)并穿著很長時間，我們知道如何制造適合火星環(huán)境的宇航服，但沒有任何一套設(shè)計方案能有效地操作，像這樣的宇航服必須有靈活的連接部件和易于更換的配件，它的重量會很輕，大概 13-18 公斤，具有很強(qiáng)的耐用性，可供宇航員完成幾十項(xiàng)任務(wù)。

科斯莫說：“盡管當(dāng)前還未設(shè)計出這種火星宇航服，但是相應(yīng)的技術(shù)和材料確定存在，當(dāng)前存在的問題是宇航服在穿著時如何發(fā)揮效力，第一批登陸火星的宇航員會像地質(zhì)學(xué)家一樣行事，他們將努力尋找生命和水的相關(guān)證據(jù)，他們會四處探索，實(shí)地觀察巖石和鉆取樣本，他們需要一套非常結(jié)實(shí)的宇航服，目前美國宇航局正在測試幾個不同模型，在達(dá)到所有必備條件之前，是不會派遣人類登陸火星。”

“火星方向”

在遙遠(yuǎn)的未來，很可能會有太空游客乘坐超音速飛船抵達(dá)火星，在火星度過一個星期的假日，之后再返回地球。但就目前來看，以上情節(jié)僅出現(xiàn)在科幻作品，基于當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)，宇航員需要太空航行兩三年才能抵達(dá)火星，由于人類的火星旅行很漫長，不可能攜帶充足的食物、補(bǔ)給、水、燃料和裝備，宇航員將不得不就地取材，就像早期拓荒者的邊疆生活一樣。

以土地為生，利用當(dāng)?shù)刭Y源，這不僅僅是美國人在西部地區(qū)的生活方式，也是在地球開拓求生的方式，也是人類未來適應(yīng)火星的生活方式……

本地資源對于未來人類開發(fā)火星是至關(guān)重要的，祖布林對人類火星探索重要性的信念激勵他創(chuàng)建自己的任務(wù)計劃，基于智能應(yīng)用，他將該任務(wù)計劃命名為 “火星方向”。

基于應(yīng)用 “當(dāng)?shù)刭Y源”的理念，祖布林計劃讓載人火星任務(wù)變得更簡單、成本更低、成功率更高。一組宇航員將進(jìn)行為期 6 個月的火星旅行，在火星停留大約一年半時間。兩艘著陸器將完成此次太空旅行，一艘形狀像巨大金槍魚的著陸器負(fù)責(zé)將宇航員送到火星，另一艘著陸器將負(fù)責(zé)運(yùn)送他們返回地球。

同時，在遠(yuǎn)程計算機(jī)控制機(jī)器人的幫助下，宇航員將在火星循環(huán)利用氧氣和水，并將地球帶來的成分與火星大氣層中的二氧化碳結(jié)合起來，制造自己的燃料，依據(jù)祖布林的計劃，未來將讓更多的探險者前往火星，在陸地建立生活基地，建造溫室種植各種食物，最終創(chuàng)建一個繁榮的火星殖民基地。

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