火星是太阳系八大行星之一,是太阳系由内往外数的第四颗行星,属于类地行星,火星的自转轴倾角和自转周期均与地球相近,火星有两个天然卫星:火卫一和火卫二,形状不规则。由于火星有好多跟地球相近的地方,因此火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。2015年,美国航天局正式宣布火星存在流动水,这更加激发了人类探索登陆火星的热情。
众所周知,美国总统特朗普已经正式签署一项法案,批准美国航天局(NASA)2017财年195亿美元的预算方案,并要求其研究2033年送人去火星的可行性。应该说,特朗普签署的这一法案,是美国在“阿波罗登月计划”之后加速其太空战略计划的重要一步。由于美国政府的大力支持,加上美国参议院和众议院全票通过此次法案,这意味着在2030年左右,人类可以实现载人登陆火星表面的目标,下面是NASA的火星登陆时间表:
第一阶段,SLS火箭和“猎户座”飞船计划于2018年末从肯尼迪航天中心首次发射升空,“洞察号”火星登陆车已获准于2018年发射,核动力火星车“火星2020”(NASA火星探测计划的一部分)的最后设计方案和建造也已获得批准。
第二阶段,预计将在2018年启动,包括发射新的太空飞船“奥赖恩”,以及史上威力最强的运载火箭“太空发射系统”。
第三阶段,包括在火星表面和运输飞船中生活和工作,这种飞船仅需常规维护,能够从火星获得制造燃料、氧气和建筑材料的资源,并在数年内支持人类生活。
虽然2030年登陆火星的计划呼之欲出,而且目前看起来似乎已经可以实现,但是目前来说登陆火星依旧困难重重,其中最重要的挑战就是往返火星需要的长时间飞行。从地球深空飞行到达火星大概需要8.5个月的时间,再加上发射窗口,往返火星大概需要1100天,这对宇航员的健康要求提出了严峻的挑战。未来,登陆火星,或许我们还需要最好以下几步:
火星任务需要大量往返的燃料及物资,将航天员送往火星,意味着该飞船必须具有更大的有效载荷,以能够搭载多名航天员以及三年往返的所有用品和潜在的货物。目前,美国洛克希德马丁公司正在研发一种可以运载4人的名为“猎户座”的新型宇宙飞船,它由驾驶舱、登陆舱、返回舱、乘员舱、服务舱以及异常中断系统等组成,直径约5米,重量约23吨。
将更大的宇宙飞船发射进入太空深处需要使用更为强劲的火箭。据NASA专家介绍,他们计划对自行研制的世界上体积最大、动力最强的火箭系统——太空发射系统(SLS)进行第二轮测试。SLS的主体是超重型运载火箭,其高度和总重量将分别达到117米和2948吨。
宇宙飞船到达火星轨道以后,就需要在这个红色星球上着陆。Space X最近展示了用于高速宇宙飞船减速的超音速反向推进器,在着陆时启动发动机进行制动。洛杉矶市一家航空航天公司的工程专家布雷特德拉克也表示,现在已有一个可行的技术解决方案,能够让大型飞船在火星表面着陆。
参与火星任务的航天员需要保护自己免受两种形式的辐射:太阳质子事件(或太阳耀斑)和银河宇宙辐射。第一种辐射可以通过设置专门的遮挡太阳粒子的设备来消除,例如由生命维持系统的给水系统构成的水墙。在未来的火星任务中,可以采用快速飞行通过外太空的方法,尽量减少暴露在最高辐射强度下的时间,“在火星的表面比在外太空更安全。