載人火星探險面臨的挑戰

在21世紀，科學技術將會出現突飛猛進的發展，人類的載人太空探險也將沖出地球軌道，到其他星球上去扎營駐寨。人類已經實現了登陸月球的夢想，下一步將登上火星。俄羅斯已經開展了兩次“登火星”模擬試驗，第一次是在2007年完成的14天模擬火星探險實驗。第二次是2009年完成的105天實驗，在為期105天的全封閉試驗中，6名小組成員的所有飲食起居完全模擬太空生活，其間他們體驗了飛往火星、繞星旋轉、在火星表面著陸以及返回地球的全過程。第三次是將要在2010年5月進行的“火星一500”實驗。這次實驗是一項非常大型、較真實地模擬今后火星探險整個過程的實驗。本次模擬火星登陸實驗將在建于俄羅斯科學院下屬的莫斯科生物醫學研究所一處模擬太空艙內進行。根據目前人類登陸火星比較合理的時間計劃，航天器去的時候大約需要250天，而要等到返回的最佳時間窗口則需要在火星上停留約30天，加上返回的240天，正好是520天。由于經濟不景氣，俄羅斯的火星探測一直受到資金的嚴重掣肘。為了解決這個問題，他們要求與中國合作。

與月球上沒有任何空氣、沒有風，晝夜溫差達到300多攝氏度的極度嚴酷環境相比，火星上有微薄的空氣，晝夜溫差只有幾十攝氏度，并且還存在著風，人類如果登陸火星，在其上面遇到的生存挑戰似乎比月球上要小得多。但實際上，火星載人探險要比月球探險困難得多。

首先，與到月球的距離相比，到火星要遠得多。月球與地球的平均距離是3.8萬千米，人類要到月球在10天以內就可以來回，遇到緊急情況，可以返回地球或地球進行支援。而火星離地球最近5580萬千米左右，最遠可以超過3.8億千米!到火星來回的時間就要將近2年。在近500天的往返路程中，火星航天器將會遇到很多危險，甚至可能被黑暗的宇宙吞沒。其實從20世紀60年代，人類就開始發射無人的火星探測器了，但到現在還只是處于前期的準備階段，而且火星探險的失敗大于成功。據統計到目前為止，世界各國進行過近40次火星飛行，其中約一半發射的火星探測器連火星的面都沒見，就被地球和火星之間漫無邊際的黑暗吞噬了。真正到達火星，進行正常工作的探測器，只有美國發射的幾顆火星探測器：1975年登上火星的“海盜1號”、“海盜2號”，1996年的“火星探路者”號、2004年的“勇氣”號和“機遇”號探測器及2008年的“鳳凰”號探測器。進行載人火星探險不能像發射無人探測器那樣，必須有100％的成功把握，絕不能失敗，其難度可想而知。

其次，能否實現載人的另一個關鍵因素是在這樣漫長的火星探險旅程中人能否健康，到目前為止這還是個未知數。要實現載人火星探險，僅醫學問題就要克服3大難點：第一個難點是宇宙輻射問題。在飛向火星的旅途中和到達火星之后，航天員將脫離地球磁場的保護，完全暴露在宇宙輻射的威脅之下，銀河宇宙線的高能重離子電離輻射能力很強，一般很難通過工程上的改進將其屏蔽。宇宙輻射除了造成人體生殖系統的損傷外，還能導致中樞神經系統的損傷，組織變性，引發心臟病、白內障、呼吸系統病變和消化系統等疾病和致癌；如果受到大劑量照射，還可能導致急性放射病，甚至死亡。

第二個難點是長期失重對航天員的影響。50年載人航天已經證明太空的微重力環境對人體的影響是很大的，對人體的各個生理系統都有影響，加速人體衰老的進程，尤其對心血管、骨骼、肌肉和免疫系統的影響更大。在圍繞地球軌道飛行時，出現這些變化，回到地球后通過“調養”可以較快地恢復，即使在飛行中發生了嚴重的疾病，也可以很快送回地球進行治療。但是，火星探險時，航天員到達火星不僅沒有條件進行“調養”，而且要立即投入緊張的工作，這對于一個已經很“虛弱”的人來說，是很困難的。而且，在漫長的火星探險期間，如果生了嚴重的病，無法返回地球醫治，只能“聽天由命”了。

第三個難點是要克服航天員的心理障礙，美國和俄羅斯長期航天的經驗表明，長期停留在太空密閉環境中，與世隔絕，航天員出現明顯的心理狀態變化，出現了憂郁、孤獨、與人不協作等異常心態，這種變化對于完成航天任務是非常不利的，其影響甚至超過生理系統的變化。例如，曾有因為飛行中航天員的心理問題而沒有完成飛行任務的報道，有少數航天員由于飛行引起的心理障礙，飛行后必須到醫院進行心理治療。綜上所述，為了實現載人火星探險，擺在航天工程和醫學家面前的任務是十分艱巨的，航天工程師們必須研制出能夠實現載人火星探險的航天器，航天醫學家們則必須提出保證人在其他星球上的身體健康、生命安全和在其他星球上的工作能力和工效措施，現在他們正在為此而努力。俄羅斯即將進行的“火星－500”計劃就是其中的一項工作。

還有一個難點是通信問題。地球離火星的最遠距離有3.8億千米，即使采用傳輸速度最快的光傳輸信息(目前采用無線電波傳輸)，也會有20分鐘左右的延時。此時，如果登陸火星的宇航員需要向地球發送信息，20分鐘以后地球才會收到。再加上地面接收到信息，然后馬上回復，也需要同樣時間才能送達火星。這樣，宇航員從發送到收到信息反饋則需要40分鐘以上的時間。這樣的延時對飛往火星的航天器和宇航員均提出了更高的要求，其航天器必須要有高度自動控制與操作的能力，并且具有足夠的可靠性。在緊急情況發生時，火星宇航員只能當機立斷，而無法依靠來自地面指揮中心的遙控操作，這對他們在個人能力和心理素質方面都是一個巨大的挑戰。(文章代碼：100707)

【責任編輯】蒲 暉