我们为什么想要探索火星?
火星是我们太阳系中与地球最相似的行星,使其成为月球以外人类探索的最佳候选地。科学家认为,数十亿年前火星曾经有河流、湖泊,甚至可能有海洋。推动火星探索的最大问题之一是那里是否曾经存在过生命,即使只是微小的微生物。探索火星也可以教会我们地球自身的未来,因为两颗行星形成时间大致相同。人类天生就是好奇的探索者,火星代表着太空探索的下一个巨大飞跃。
在人类能够访问火星之前,机器人探索者一直在表面上努力工作。美国宇航局的毅力号火星车于2021年2月降落在杰泽罗陨石坑,此后一直在寻找古代生命的迹象。毅力号携带了一架名为机智号的小型直升机,它于2021年4月成为第一架在另一个星球上飞行的飞行器。火星车还在收集岩石和土壤样本,并将其密封在特殊管子中,等待未来的任务取回并带回地球。中国的祝融号火星车也于2021年探索了火星,使中国成为第二个成功在红色星球上操作火星车的国家。
前往火星比去月球困难得多。火星平均距地球约1.4亿英里,而月球只有239,000英里。使用现有火箭技术,单程前往火星需要约六到九个月。宇航员将不得不在火星上等待数月,直到行星再次对齐才能飞回家,使往返旅程长达两到三年。漫长的旅程意味着航天器必须携带大量食物、水和物资,或者找到沿途生产它们的方法。
火星对人类来说是一个非常恶劣的地方。平均温度约为零下80华氏度,稀薄的大气层主要是二氧化碳,人类无法呼吸。未来的火星定居者需要生活在加压栖息地中,提供氧气、温暖和对危险辐射的保护。科学家正在研究从火星大气中提取氧气的技术——事实上,毅力号的MOXIE实验于2021年成功地从火星二氧化碳中生产了氧气。在火星上种植食物是另一个挑战,地球上的研究人员正在尝试在类似火星土壤的土壤中种植植物。
SpaceX,由埃隆·马斯克创立的私人航天公司,正在建造星舰火箭,目标是最终将人们送往火星。星舰被设计为有史以来发射的最强大火箭,并且完全可重复使用,意味着它可以飞到太空并返回再次使用。可重复使用非常重要,因为它可以大幅降低太空旅行的成本。SpaceX的长期愿景包括在火星上建造一座城市,有朝一日数千人可以在那里生活。虽然这个目标在未来还很遥远,但星舰的开发已经通过测试飞行取得了进展。
美国宇航局几十年来一直在研究如何将人类送往火星,并将其视为2030年代和2040年代的主要目标。该机构的计划包括利用阿尔忒弥斯登月任务中学到的经验,为更长更危险的火星旅程做准备。美国宇航局正在开发新技术,如能够循环利用空气和水多年的先进生命维持系统。与欧洲航天局合作规划的火星样本返回任务旨在将毅力号收集的岩石样本带回地球进行详细研究。这些样本可能含有古代火星生命的证据,帮助科学家了解未来宇航员可能遇到什么。
在火星任务中在太空度过两到三年对人体来说将非常艰难。在低重力下,宇航员会失去骨密度和肌肉质量,因此他们每天需要锻炼数小时。来自太阳和深空的辐射是严重的健康风险,科学家正在研究更好的屏蔽材料来保护船员。距地球如此之远也意味着如果出现问题,宇航员无法被迅速救援——通信信号在地球和火星之间传播需要多达20分钟。心理健康是另一个顾虑,因为船员将在一个很小的空间里长时间与世隔绝,没有办法出去呼吸新鲜空气。
许多科学家和工程师相信人类将在2030年代或2040年代的某个时候踏上火星。早期任务可能是短暂的访问,宇航员在那里探索表面、进行实验并返回家园。随着时间推移,更长时间的停留可能会导致永久性研究基地的建立,类似于地球上的南极洲站。一些有远见的人设想未来火星被"地球化",或者慢慢改造成拥有更厚的大气层和更温暖的温度,尽管这种技术目前仍是科幻小说。无论发生什么,探索火星将是人类历史上最伟大的冒险之一,可能会回答我们是否在宇宙中独处的问题。