讓我們一起登上火星

卓然

美國政府計劃在2020年前重返月球，并在此后一二十年內登陸火星。美國航空航天局局長查爾斯·博爾登更是信誓旦旦地表示，要在自己的有生之年完成這個夙愿。

登月，甚至是修建月球基地對美國來說，都不是太難的事情，但想要征服火星可就沒那么容易了。

現實的情況是，美國人爭分奪秒地尋找登陸火星的最佳方法，也可以說是征服火星的硬件；而俄羅斯人卻在一刻不停地探索進軍火星的環境條件，也可以說是征服火星的軟件。所以有人預言，人類對火星的探索勢必在美俄之間既競爭又合作的情形下完成。

軟實力包裹的橄欖枝

2009年7月以來，俄羅斯接連發布有關火星探測的基礎性研究成果。

7月4日，6名志愿者身著宇航服，在莫斯科北郊的生物醫學研究所走出封閉的火星試驗艙，圓滿結束了105天的模擬登陸火星的實驗。

就是乘超級火箭去火星也需要近半年的時間，據心理學研究顯示，人類忍受長期寂寞，最難熬的時光是最初的3個月。登陸火星的前提條件就是能在寂寞孤獨的環境下，完成一系列復雜精細的操作。遺憾的是，人類在這種極端條件下的生理、心理、反應數據卻少得可憐，而沒有準確的數據，何談了解和調整宇航員的生理、心理狀態？為此，俄羅斯在莫斯科郊區修建了一座模擬實驗艙，從全世界5600名志愿者中挑選了6名志愿者，進行了為期105天的特殊的“火星之旅”，取得了寶貴、豐富的第一手資料，為日后培養火星宇航員奠定基礎。

7月16日，俄羅斯官方又宣布，即將發射一枚搭載地球生命的飛船飛往火星，進行一項旨在研究地球生物在未加防護的條件下能否在外太空長時間存活的實驗。科學家挑選好的將經歷嚴酷環境考驗的地球生物，包括阿拉伯芥、釀造啤酒的酵母菌和一種叫做“科南”的細菌。這些生物成為首批造訪火星的地球生命。

盡管簡單的生命形式能在外星際未加防護的情況下生存的觀點廣受爭議，但科學家卻發現，細菌能在地球上許多先前被認為不可能的極端環境中生存，比如滾燙沸騰的酸性溫泉、核反應堆及大洋最深處等等。此項研究可以為生命能否在火星環境下生存，找到一個初步答案。

俄羅斯航天署署長佩爾米諾夫7月26日表示，人類未來大型航天項目的實施必須通過國際合作才有可能實現。今天人類面臨的是航天學發展的全新時代，也是各國開展合作具有轉折性的時代，但能否實現國際合作首先取決于各國領導人的政治意志。他認為，俄羅斯和美國目前在國際空間站方面的合作是航天領域國際合作的典范。

外界普遍猜測，這既是俄羅斯伸向美國的希望進行航空航天協作的橄欖枝，也同時提醒美國俄羅斯在太空探索方面的領先地位。直奔主題的急性子

不會繞彎又性急的美國人開始對俄羅斯伸來的橄欖枝視而不見。在2009年7月24日，也就是人類首次登陸月球40周年慶典結束之后，美國航空航天局的科學家便向媒體披露了他們征服火星的初步設想和步驟。正如美國航空航天局火星綜合研究專家布雷特·得雷克所言：目前我們仍把人類探索火星看成是未來的最高目標，雖然潛在的風險巨大，但它對人類進步的積極意義卻是難以評估的。

坦率的美國人承認，遠征火星他們的科技水平可能剛剛達到，但距離載人前往火星完成任務還有相當的差距。但目標既然已經確定，就應該大膽接受挑戰。令人欣慰的是，有關火星探索的新想法層出不窮。得雷克說得好，在美國航空航天局，紅色火星無疑成為人們向往的圣地。

按傳統火箭的速度，前往火星大約需要300天，而美國航空航天局希望把時間控制在180天以內。目前新型火箭專家提供了兩種超級推進器：核熱火箭和化學發動機。核熱火箭是根據20世紀六七十年代的設計研制的，它利用核反應堆把氣體加熱到很高的溫度，借助熱氣從噴口噴出產生推力，把火箭發射出去。

化學發動機跟航天飛機使用的發動機類似，都是用液氧和液氫作燃料。因技術成熟，所以保險系數更大些，但是效果并沒有核熱火箭好。兩種裝置相比較，前者無疑是高性能的推進器，而且安全可靠，不會在發射時產生放射性物質，但它有核系統固有的潛在危險。

火星大氣里的氧是以二氧化碳的形式存在的，因此科學家可以利用火星的自身資源制造氧氣。美國航空航天局打算在運送宇航員抵達火星之前，盡可能多地把貨物送到那里，它們包括制造氧氣和貯存系統以及足夠多的水。

美國航空航天局科學家的計算數字顯示，前往火星的載人任務必須能把質量大約是國際空間站2倍的物資送入太空，約為800噸。使用“戰神5”號火箭發射這些設備應該沒有問題。“戰神5”號是迄今為止設計的推力最大的火箭，一次大約可把92噸的有效載荷送入地球低軌道。而宇航員則搭乘“戰神1”號火箭前往火星。

棘手的難題仍很多

運載工具的問題初步解決后，怎樣減少有效載荷又成了美國航空航天局論證的焦點。一種觀點認為只需要四個人即可，可以把一些重復性工作交給電腦或機器人來完成；另一種觀點卻認為四個人太少，必須要六個人，原因是人類首次遠征火星期間的每一個細節都是寶貴的經驗，而帶回經驗的只能是人，智能儀器是無法勝任的。此外，地球指令傳到火星需要40分鐘的時間，即使在半途，請示與獲準的時間之和也是40分鐘，所以宇航員必須具備處理意外情況的能力。智能儀器大多都是按事先輸入的程序工作的，在應對緊急意外時顯得勉為其難。

崗位定員情況大致為：兩名駕駛員，一名指揮長，一名科學家，一名工程師和一名醫學家兼衛生官，六個人的知識和能力之和差不多涵蓋科學技術的方方面面。他們必須知識淵博，既涉獵廣泛又各有專攻。總之，他們個個都是解決難題的高手，從檢修機器到利用高科技手段謀求生存，不一而足。

在宇航員抵達火星前，先利用火星上的二氧化碳制造氧氣并大量貯存的難題解決后，如何防止有害輻射的問題又凸顯出來。這是太陽和深空宇宙射線以高能粒子爆的形式產生的輻射，對人體危害極大。最有效的防護材料就是氫或水，因為水中也含有大量的氫。

水的循環利用還好辦得多，因為在國際空間站已大量積累了這方面的技術。在國際空間站，連排放的廢氣、宇航員的汗液甚至是宇航員的尿液經過處理后，都能轉化為飲用水。但是如何利用火星的自身資源制造出水，還是一個不小的難題。

美國航空航天局設想，在宇航員到達火星之前送上這顆紅色行星的特殊裝置能夠產生水，這些水在宇航員到達后可以作為他們的保護屏障。在去火星的往返途中，飛船上還可安裝一些特殊裝置，這樣宇航員在大部分時間里都可以待在被水和食品環繞的區域。不過，飛船上的“高能粒子爆掩體”仍然是阻擋致命輻射的重要組成部分。

此外，還有宇航員的心理精神狀態和新鮮食物的供給，都是有待攻克的難題。

冷靜反思總是有益的

美國的確是強大的，但美國卻不是萬能的。這不僅是因為金融風暴導致美國全面衰退得出的結論。

半個多世紀前，美國政治家在核子威懾的鼓舞下，制訂了“俄麗翁”計劃，雄心勃勃地想要登陸土星。波蘭裔科學家斯坦伊司勞·烏阿姆設計出的火箭重達萬噸，以800顆核彈為動力，估計用3年的時間可以抵達土星。這項計劃終因耗資巨大和可能導致的核災難，而被美國政府緊急叫停。

幾年前，美國政府又對國家實驗室的科學家布哈得·愛德華的“太空天梯”計劃興趣濃厚。這項宏偉的計劃是：在低軌道裝配助力發射器，發射器上裝有兩卷13厘米～26厘米寬的首批傳送帶，靠近地球的一端將被固定在可能位于太平洋中部某個地方的基座上，而另一端將于一個在太空中圍繞地球進行同步軌道運行的小衛星連接。小衛星以及傳送帶本身具備的重力能夠使傳送帶繃緊，以便裝配牽引梯的無人電梯倉能夠上下穿梭。它以太陽能電池發出的激光作為能量源，將兩卷傳送帶連接在一起。當傳送帶距離地球3.6萬千米時，物體就能夠脫離地球的引力，進入完全失重環境。其后，物體就可以被“彈射”進入太空軌道。

雖然碳納米管材料給這一計劃帶來生機，但天文數字的投入和幾項關鍵技術，僅憑美國一國之力攻關奪隘，實屬遙遙無期……

（盛文娟 插圖）