每26个月一次的机会:为什么我们不能随时飞往火星

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探测器的高清影像、各国的探测计划接连刷屏,大家对火星的关注越来越高,最受热议的问题之一,便是宇航员登陆火星的耗时。其实这个问题宇宙规律和人类科技的双重考量,答案并无固定数值。 地球与火星虽然同绕

  探测器的高清影像、各国的探测计划接连刷屏,大家对火星的关注越来越高,最受热议的问题之一,便是宇航员登陆火星的耗时。其实这个问题宇宙规律和人类科技的双重考量,答案并无固定数值。

  地球与火星虽然同绕太阳运行,可两者转速差异显著,地球公转周期365天,火星则需要687天。两颗行星间的距离因这一点始终处于变化中,并非固定的2亿公里。相当于地球到月球往返500多次,最近时约5460万公里,最远能冲到4亿公里以上。每26个月才会出现一次窗口期,此时两颗行星距离较近,是最适合出发的机会,发射时机由距离变化直接决定,错过便要再等两年多。

  顺着宇宙的自然通道前进,飞船借力太阳引力,沿着这个椭圆形轨道飞行,霍曼转移轨道是目前最常用也最节能的方式。美国毅力号飞了203天,中国天问一号用了202天,都在6个半月到7个月之间,这种方式下,无人探测器的飞行时间有明确参考。宇航员需要更完善的生命保障,还要应对太空辐射,飞船得飞得更平稳,预留更多安全冗余,载人飞行的时间因此需要拉长。

  值得比时间本身更多关注的是人类为缩短飞行时间付出的创新。换成载人任务便是巨大考验,6到9个月的无人飞行看似不长。宇航员的骨密度每月会下降1到2%,肌肉萎缩、心血管功能退化都是大概率事件,太空里没有地球磁场的保护,宇宙辐射会持续照射。最多能到20分钟的通信延迟更麻烦,地面指挥中心就算发现问题,也没法及时回应,一切都得靠宇航员自己和飞船的自主系统。却也逼着科技往更自主的方向走,人类历史上恐怕没有比这更考验耐心的沟通,时差带来的延迟都远不及这般让人束手无策。

  心理适应和生理保护同等重要,这一点常常被忽略。没有新鲜空气,没有自然光照,日常活动也受限制,宇航员要在狭小的飞船里待大半年,心理压力一点不比生理挑战小。这些细节都是载人火星任务成功的关键,科学家正在研发更好的辐射防护装备,设计更合理的飞船空间布局,研究太空心理疏导方法。

  去得成还得回得来,登陆火星从来不是单程旅行。飞去要6到9个月,在火星表面停留约一年等待下一个返回窗口,回来又要6到9个月,整个任务周期得2到3年。飞船空间有限,物资储存是个大难题,3名宇航员要带3年的食物、水和氧气。平时我们吐槽快递慢,可宇航员的星际快递得提前两年多规划,连一口新鲜蔬菜都要算着日子,现在推进的太空种植技术,就是想在飞船里种出新鲜作物,解决长期补给问题。

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