载人火星探险面临的挑战

在21世纪，科学技术将会出现突飞猛进的发展，人类的载人太空探险也将冲出地球轨道，到其他星球上去扎营驻寨。人类已经实现了登陆月球的梦想，下一步将登上火星。俄罗斯已经开展了两次“登火星”模拟试验，第一次是在2007年完成的14天模拟火星探险实验。第二次是2009年完成的105天实验，在为期105天的全封闭试验中，6名小组成员的所有饮食起居完全模拟太空生活，其间他们体验了飞往火星、绕星旋转、在火星表面着陆以及返回地球的全过程。第三次是将要在2010年5月进行的“火星一500”实验。这次实验是一项非常大型、较真实地模拟今后火星探险整个过程的实验。本次模拟火星登陆实验将在建于俄罗斯科学院下属的莫斯科生物医学研究所一处模拟太空舱内进行。根据目前人类登陆火星比较合理的时间计划，航天器去的时候大约需要250天，而要等到返回的最佳时间窗口则需要在火星上停留约30天，加上返回的240天，正好是520天。由于经济不景气，俄罗斯的火星探测一直受到资金的严重掣肘。为了解决这个问题，他们要求与中国合作。

　　与月球上没有任何空气、没有风，昼夜温差达到300多摄氏度的极度严酷环境相比，火星上有微薄的空气，昼夜温差只有几十摄氏度，并且还存在着风，人类如果登陆火星，在其上面遇到的生存挑战似乎比月球上要小得多。但实际上，火星载人探险要比月球探险困难得多。

　　首先，与到月球的距离相比，到火星要远得多。月球与地球的平均距离是3.8万千米，人类要到月球在10天以内就可以来回，遇到紧急情况，可以返回地球或地球进行支援。而火星离地球最近5580万千米左右，最远可以超过3.8亿千米!到火星来回的时间就要将近2年。在近500天的往返路程中，火星航天器将会遇到很多危险，甚至可能被黑暗的宇宙吞没。其实从20世纪60年代，人类就开始发射无人的火星探测器了，但到现在还只是处于前期的准备阶段，而且火星探险的失败大于成功。据统计到目前为止，世界各国进行过近40次火星飞行，其中约一半发射的火星探测器连火星的面都没见，就被地球和火星之间漫无边际的黑暗吞噬了。真正到达火星，进行正常工作的探测器，只有美国发射的几颗火星探测器：1975年登上火星的“海盗1号”、“海盗2号”，1996年的“火星探路者”号、2004年的“勇气”号和“机遇”号探测器及2008年的“凤凰”号探测器。进行载人火星探险不能像发射无人探测器那样，必须有100％的成功把握，绝不能失败，其难度可想而知。

　　其次，能否实现载人的另一个关键因素是在这样漫长的火星探险旅程中人能否健康，到目前为止这还是个未知数。要实现载人火星探险，仅医学问题就要克服3大难点：第一个难点是宇宙辐射问题。在飞向火星的旅途中和到达火星之后，航天员将脱离地球磁场的保护，完全暴露在宇宙辐射的威胁之下，银河宇宙线的高能重离子电离辐射能力很强，一般很难通过工程上的改进将其屏蔽。宇宙辐射除了造成人体生殖系统的损伤外，还能导致中枢神经系统的损伤，组织变性，引发心脏病、白内障、呼吸系统病变和消化系统等疾病和致癌；如果受到大剂量照射，还可能导致急性放射病，甚至死亡。

　　第二个难点是长期失重对航天员的影响。50年载人航天已经证明太空的微重力环境对人体的影响是很大的，对人体的各个生理系统都有影响，加速人体衰老的进程，尤其对心血管、骨骼、肌肉和免疫系统的影响更大。在围绕地球轨道飞行时，出现这些变化，回到地球后通过“调养”可以较快地恢复，即使在飞行中发生了严重的疾病，也可以很快送回地球进行治疗。但是，火星探险时，航天员到达火星不仅没有条件进行“调养”，而且要立即投入紧张的工作，这对于一个已经很“虚弱”的人来说，是很困难的。而且，在漫长的火星探险期间，如果生了严重的病，无法返回地球医治，只能“听天由命”了。

　　第三个难点是要克服航天员的心理障碍，美国和俄罗斯长期航天的经验表明，长期停留在太空密闭环境中，与世隔绝，航天员出现明显的心理状态变化，出现了忧郁、孤独、与人不协作等异常心态，这种变化对于完成航天任务是非常不利的，其影响甚至超过生理系统的变化。例如，曾有因为飞行中航天员的心理问题而没有完成飞行任务的报道，有少数航天员由于飞行引起的心理障碍，飞行后必须到医院进行心理治疗。综上所述，为了实现载人火星探险，摆在航天工程和医学家面前的任务是十分艰巨的，航天工程师们必须研制出能够实现载人火星探险的航天器，航天医学家们则必须提出保证人在其他星球上的身体健康、生命安全和在其他星球上的工作能力和工效措施，现在他们正在为此而努力。俄罗斯即将进行的“火星－500”计划就是其中的一项工作。

　　还有一个难点是通信问题。地球离火星的最远距离有3.8亿千米，即使采用传输速度最快的光传输信息(目前采用无线电波传输)，也会有20分钟左右的延时。此时，如果登陆火星的宇航员需要向地球发送信息，20分钟以后地球才会收到。再加上地面接收到信息，然后马上回复，也需要同样时间才能送达火星。这样，宇航员从发送到收到信息反馈则需要40分钟以上的时间。这样的延时对飞往火星的航天器和宇航员均提出了更高的要求，其航天器必须要有高度自动控制与操作的能力，并且具有足够的可靠性。在紧急情况发生时，火星宇航员只能当机立断，而无法依靠来自地面指挥中心的遥控操作，这对他们在个人能力和心理素质方面都是一个巨大的挑战。(文章代码：100707)

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