火星叔叔马丁
文/光明日报驻华盛顿记者 王传军
美国20世纪60年代曾拍摄过一部科幻情景喜剧，名叫“火星叔叔马丁”。这部剧不仅让20世纪80年代的中国观众体会到了情景喜剧的魅力，科幻剧的想象力，也引发了中国观众对神秘火星的神往和猜测。
火星上是否有液态水，是否存在生命迹象，是否能成为人类的第二家园等问题，一直吸引着大众的眼球。日前，美国航天局（NASA）公布了一份人类登陆火星的详细计划。美国航天局局长查尔斯·博尔登说，美国“比历史上任何时候都更接近将美国宇航员送上火星”。
A “三步走”战略
在这份名为《美国航天局的火星之旅：开拓太空探索下一步》的报告中，美国航天局将人类登陆火星计划分为“三步走”。
●第一阶段称为“地球依赖”。目前，美国航天局已经展开了第一阶段的工作，主要精力集中在国际空间站上，包括人类健康和行为研究、高速通信技术测试、先进防火安全设备测试、下一代太空服技术测试、3D打印技术测试以及可长期使用的生命保障系统研究等。
●第二阶段名为“试验场”。本阶段预计将在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”。美国航天局还计划在地月空间实施其他多项任务，包括2020年发射无人航天器从一颗小行星表面采集巨石，挪至月球附近供宇航员研究。
●第三阶段称为“地球独立”。本阶段将实施火星邻近区域包括火星卫星的人类任务，并最终登陆火星。宇航员将能够在火星表面栖息地和运输飞船中生活和工作数年；能利用火星资源制造燃料、水、氧气和建筑材料；能利用先进通信技术把科研数据和结果传回地球，而将延迟时间控制在20分钟以内。
B 困难重重的火星之旅
目前，人类仅需几小时就能完成地球至近地太空站的往返。然而，据相关资料显示，地球到火星，最近距离约为5500万公里，最远距离超过4亿公里。历史上地球距离火星最近的情况发生在2003年，相距约为5600万公里，因此仅从地球抵达火星就需耗时几个月。登陆火星对人类而言是一个全新的太空之旅，宇航员在火星这样的深空目的地生活和工作，将更加依赖于航天飞船系统和宇航员自身，其面临的挑战是不言而喻的。
美国航天局承认，登陆火星面临许多挑战。在报告中，其将技术和操作层面所面临的挑战分为三部分，分别是补给和人员运输、宇航员和机器人在太空作业、保持宇航员健康和拓展宜居的人类栖息系统。
报告认为，载人登陆火星最大的挑战是在长达1100天的长期任务中确保人员安全。长期生活在微重力条件下会增加宇航员骨质疏松、肌肉萎缩、视力降低的风险，而高辐射则会降低人的免疫力、患癌风险增加。有媒体报道称，在运输方面，飞船入轨后再降落将是一大挑战。2012年，“好奇”号火星车在降落的最后阶段，利用火箭推进式“空中吊车”，用缆索吊着缓缓降下。“好奇”号重约１吨，如果宇航员也用这种方式登陆，那么飞船可能要重20到30倍。而返回地球时，也需要运输工具先把宇航员从火星表面送入火星轨道。
C 着陆的难题
在抵达火星的过程中，最让人揪心的一幕应该就是飞行器着陆。火星的大气非常稀薄，因此想要航天器在降落时减速，如果只用降落伞，起不到特别好的效果；而如果只用减速器，又会消耗大量的燃料。航天器执行火星任务不可能携带那么多的燃料。因此，在大部分火星任务中，美国航天局同时使用了上述两种技术。“好奇”号的技术含量很高，它在2012年着陆时，使用了20世纪70年代的经典降落伞装置。受制于着陆技术，火星探测器最重不能超过1.5吨。如果超重的话，着陆时就会坠毁，在火星表面留下一个冒着烟的坑。如果要发射更重的探测器，或者实现载人任务，必须要有更高级的着陆方式。
美国航天局计划测试一种新的着陆器，即低密度超音速减速器（简称LDSD）。它可以携带的重量是之前的两倍，着陆位置的可选择范围也更广。LDSD包括一个直径6米，由隔热物质凯夫拉制作的充气碟盘，以及一个能够承受超音速，直径达30米的降落伞。用于人类登陆的直径8米的碟盘也在研发之中。充电碟盘重量相对较轻，加之使用了巨型降落伞，可以输送的有效载荷更大，并且不需额外燃料，也不用配备在进入大气层时用到的沉重的隔热罩。目前，美国航天局正在地球的上平流层模拟稀薄的火星大气，来测试LDSD。这一项目的负责人说，即使实验中出了些问题，“我们也宁愿现在就发现，而不是到了火星才发现。”
D 火星的水与生命
虽然挑战重重，但美国航天局认为这些问题都“可以解决”，推动登陆火星计划的决心依然坚定。报告开门见山地指出，在太空生活和工作是需要面临风险的，而火星之旅值得冒险。其实，美国航天局早在40年前就已经开启了探索火星的旅程。报告说，美国航天局几乎利用每一个机会将轨道飞行器、登陆车、探测车送上火星，进行各种深度的实验。这些轨道飞行器和探测车向地球发回了关于火星环境的重要信息，帮助我们了解什么是火星之旅所面临的挑战。
不久前，美国航天局曾宣称，在火星上首次发现了存在液态水的“强有力”证据。媒体报道说，美国航天局行星探测部门主管吉姆·格林指出，美国航天局确认，在某些特定情况下，火星地表存在液态水。这种液态水是一种盐水。美国航天局的科学家还表示，火星上不但只有位于两极、已经凝固成冰的水，更有只会在暖和季节时出现、流动的液态水。由美国航天局和亚利桑那大学联合发布的火星图片显示，火星山丘上的“季节性斜坡纹线”是火星表面有液态水的有力证据。科学家指出，火星一些陨坑坑壁上季节性出现的暗色冲刷条纹，又窄又黑犹如手指的痕迹，只会在火星最暖和的季节出现，但于其余时节就会消失。科学家认为，这些条纹包含容易吸收水分的矿物盐，流动水是解释这一现象的最有可能的原因。科学家强调，出现这种季节性的情况，是因为盐降低了水的凝固点。一些评论人士认为，这一重大飞跃性发现表明，火星可能存在生命，液态水至少使这个星球部分可居住成为可能，将对人类认知火星产生重要影响。
（本文图片均来自NASA官方网站）
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