【一起去火星】未来100年,人类可以在火星上拥有一个城市

2020-07-22 07:48:20 作者: 【一起去火星
火星探测有一个发射窗口,每隔26个月才有一次,探测器只有在这个窗口发过去,才能到达火星,也是最节省燃料。就像操场上跑道,地球在第三圈,火星在第四圈,只有当火星在地球前方44度左右的时候,探测器从地球出发才能追上它,这个时候就是一个发射窗口。


今年七到八月份正好是火星探测器的发射窗口期。在这个窗口期,中国要发射天问一号,天问一号实际上是一组探测器,由轨道器、着陆器和巡视器(又叫火星车)组成。此外,还有美国的毅力号火星车、阿联酋的希望号火星探测器等都会在这个窗口期发射。


网易科技:和登月比起来,为什么去火星更难?它难在哪里?


郑永春:月球距离地球平均38万公里,火星到地球的平均距离将近2亿公里,最近的时候有5500万公里,最远的时候是4亿公里,所以去月球只需要3天,去火星需要半年以上。距离的不同又会带来很多连锁问题,比如对火箭的运载能力的要求是不一样的,发射同样重量的航天器,去火星的火箭要带更多的燃料,需要更大的推力。同时,距离地球越远信号越弱,测量的误差也会越大,信号传输的难度就会越大,所以在数据的接收和信号的传输方面火星的难度要大得多。


此外,月球是地球的卫星,就算探测月球,也还是在地月系统里面,没有真正脱离地球的引力,但火星探测才是真正的行星探测,所以这就不仅仅是距离和时间的不同。


还有一点更为重要,月球没有大气层,只要火箭反推就会减速,之后探测器落到月球上。而火星有大气层,探测器穿越大气层会产生高速的碰撞、摩擦,形成高温、高压;同时因为火星探测器飞行速度更快,踩刹车的时间需要更长,刹车滑行的距离也会更长。特别是探测器从进入火星大气层到登陆只有7分钟,是没有办法从地面上进行控制,因为火星上的信号传到地球上需要十几分钟,因此火星着陆是风险最高、失败概率最大的环节。迄今为止人类的火星探测任务约有45次,成功率只有50%,大部分还是不进入火星大气层的环绕任务。至于登陆,只有一个国家实现过。中国的火星探测任务一旦成功,将成为全世界第二个能够成功登陆火星的国家。


网易科技:您刚才讲解整个火星探测过程中,这7分钟的着陆很关键。那本次火星探测任务中,从地球到火星要经过6-8个月的时间,还有哪几个关键点是需要我们着重关注的?


郑永春:中国是第一次进行火星探测任务,而且在第一次任务里面就要实现登陆,其实这个难度是非常大的,也面临着很多不可预知性。


第一是发射,脱离地球的重力离开地球表面,仍然是一件高风险的事情,而且这次发射用到的长征5号火箭,也是中国的一款新型大推力火箭,所以说火箭发射仍然会面临不确定性。


第二个阶段是能不能顺利入轨,也就是能不能把探测器送到地球到火星的轨道入口处。火箭并不把探测器直接送到火星上,只送到地火转移轨道的入口处,实现星箭分离。


第三个阶段是地火转移轨道的姿态调整。探测器从地球到火星要经过半年多的时间,要进行几次姿态调整,每一次调整都很关键。


第四个阶段是到了火星附近踩刹车,要在合适的时间点上踩刹车,而且要踩得恰恰好,既不能踩得太狠了,又不能踩得太软绵绵的。踩了刹车之后探测器还要不断地调整,调整到进入火星大气层的入口处。


最后,探测器成功登陆后还不代表就能正常开展工作,还需要把火星车释放出来,让火星车独立运行。


网易科技:大家对火星的好奇心由来已久,其中大家非常好奇的一个问题就是到**星上有没有生命,存不存在外星人?


郑永春:望远镜发明后,科学家曾经发现了火星可能有运河,发现了火星上跟火星人有关的一些所谓的特征。进入航天时代(1964年美国发射第一颗成功的火星探测器水手4号)以来,火星探测获得了大量的数据,证明了原来预测的火星运河、火星人是不存在的;也发现了火星上曾经有过大规模的液态水,有过浓密的大气层,有过温暖湿润的气候,这跟地球早期的环境非常相似,30亿多年前地球上有了生命,那时的火星上是不是有过生命,或者说现在还有没有残留的生命的遗迹,这是大家最关心的问题。


网易科技:既然火星在很多方面都与地球相似,那人类想要移民火星的计划是否可行?如果可行,那火星移民究竟还要多久?


郑永春:我觉得这个世界上分为两拨人,一拨人是乐观派,一拨人是悲观派,相对来讲我是乐观派。我觉得未来20年左右,人类将登陆火星;未来50年左右,我们可以在火星上有个小镇;100年左右,我们可以在火星上拥有一个城市,500-1000年左右,我们可以把火星改造成另外一个适合人类居住的星球,再造一个火星文明。