2020年将迎来火星冲日,地球在火星和太阳之间,火星与太阳视黄经相差180度时,这时火星距离地球最近,是最佳的火星发射窗口,中国也将在今年发射火星探测器。
一直以来,人类都想登陆火星,目前,科学家预计2020年左右人家将实现载人登陆火星,为此,科学家进行了一系列实验,其中一项就是火星旅行模拟实验。
因为火星距离地球的距离太远了,地球到火星的最近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。1988年火星和地球的距离曾经达到约5880万公里,而在2018年两者之间的距离则达到5760万公里。
从目前的航天器到火星的时间来看,大致需要6-10月左右,如果载人的话,可能需要1年的时间,在这段时间里,航天员都需要在航天器中生活,如此长的时间在密闭环境中,会对宇航员身体心理造成很多不利的影响。
2015年8月,由六名科学家组成的团队将在夏威夷一个封闭的圆顶屋生活一年,这是美国迄今为止为期最长的隔离实验,旨在为美国航空航天局(NASA)的火星之旅做准备,之前NASA已经分别开展了时长4个月和8个月的共同居住任务。
实验圆顶屋坐落于夏威夷莫纳罗亚火山贫瘠的北坡,直径是36英尺(约11米),高20英尺(约6米)。每个人在圆顶屋中都有各自的小房间,里面有一张简易床和一张桌子,圆顶屋内的生存物资十分有限,他们每天的日常饮食是芝士粉和金枪鱼罐头,食物每隔4个月供给一次,水每隔2个月供给一次。研究团队还进行了一系列可能的紧急事件模拟,包括电力中断、工具损坏、强烈辐射波下的被迫撤离等。
团队成员可以离开圆顶屋,但是必须穿上沉重的宇航服,也没法使用互联网,与外界联络仅限电子邮件,而且人为延迟20分钟,以模拟太空通信。
在这里,几乎没有个人隐私空间。研究人员通过摄像头、人体运动跟踪器和电子问卷调查的方式,了解参与者在漫长隔离生活中心理变化和精神压力,为未来真实火星飞行提供经验。
团队成员包括1名法国天体生物学家,1名德国物理学家,其余4人都是美国人,分别是宇航员、建筑师、医生兼记者以及土壤科学家。
这个由三男三女组成的团队开始执行美国历史上耗时最长的一次火星模拟任务,为人类未来太空旅行和火星生活做准备。
航天员处在长期的密闭环境下,是相对无助和孤立的。这样漫长的过程对人类的耐受能力提出挑战。从生理上来说,可能免疫力下降;从心理上说,随着任务推进,志愿者可能出现焦虑、紧张情绪等。这些特点都会造成很重的任务负荷,形成强烈的应激状态,与世隔绝状态带来的影响甚至可能让宇航员面临送命危险,。
2016年活动结束,6名科学家“出舱”,在“欢迎回到地球”的问候声中与家人相聚。这些参与实验的科学家表示:感觉“无聊得要命”,而这种感觉会让人变得极其敏感、情绪化。十分渴望阳光、空气和可口食物,“想要跳进海里畅游,享用新鲜食物”。
其实NASA的这个实验并不算完全模拟火星旅行,因为在飞往火星的过程中,人类不可能出舱活动,也不可能补给食物。
人类目前进行过多次模拟火星旅行实验,其中时间最久的,还要属俄罗斯的“火星-500”项目,来自俄罗斯、中国、意大利和法国的6名志愿者2010年6月3日进舱,2011年11月4日出舱。
实验设施位于莫斯科俄罗斯科学院生物医学问题研究所(IBMP)。实验设计时间520天,前250天模拟飞往火星、中间30天登陆火星、最后240天返回地球,志愿者模拟飞往火星、环绕火星、登陆火星和返回地球等全过程。
试验舱由医疗舱、生活舱、公共活动舱、火星着陆舱模拟器和轻型充气火星表面模拟舱组成,里面有单人卧室,厨房兼餐厅、起居室、卫生间、健身房、浴室、蔬菜温室等
全部志愿者船员生活和工作仅限于实体模型航天器。不能和外部直接交流,若透过互联网交流会有20分钟延迟。实验人员不能从外界获取消耗品。
目前所有的模拟实验证明了人类可以忍受长时间的孤独,但是解决了人类自身的问题,不代表解决了其他的问题,载人登陆火星还面临着其他的问题,比如环境控制与生命保障系统,它是飞船上十分重要又相当复杂的系统,是直接关系到航天员身体健康和生命安全的系统,也是关系到航天任务能否圆满完成重要系统。
它的主要构成是供气调压分系统、气体净化和污染控制分系统、气体循环和温湿度控制分系统、水供给和管理分系统、食品供给与管理分系统、废物收集与处理分系统,以及航天服分系统。
目前,人类也只能做到半再生系统,该系统又可以称为部分再生式或物理化学再生式系统。这种环控 生保系统能将乘员产生的二氧化碳和废水全 部或部分回收处理 ,生成氧气和纯净水 ,提供 给乘员循环使用 ,而地面只需补给食品以及部分氧气和饮用水 ,适用于中长期太空飞行(几十天到一年左右) 使用 ,这种系统目前空间站在使用。
而航天器在飞行状态,地面是无法补给食物的,航天器必须要存储够来回的食物和氧气以及饮用水,个正常体形的乘员每天需要消耗总重约5公斤的氧气、水和食物,才可以完成标准太空飞行任务一天所需工作。
你想想如果要构建维持航天员一年多生存的环境控制与生命保障系统,那么整个规模会有多庞大,那你可以想象一下整个飞船的体积会有多庞大。
那么你就需要比土星五号还更大推力的运载火箭才能把飞船送上火星轨道。但目前的技术来说,还并不成熟,而且所需要的资金也会更为庞大。
这也是目前载人登陆火星面临的最大难题。最后,请问一下,如果载人火星旅行可以实现,你们愿意忍受一年的孤独前往火星吗?