科学火星探索专题记录,火星殖民地探险20

太空旅行是迈向太空殖民的第一步，尽管太空旅行在上个世纪取得了非凡的进步，但是直到年7月，人类才首次在月球上行走，而到现在才过去仅五十年时间，后来计划将第一批人类，送往不那么遥远的地方-火星

根据美国宇航局的计划，人类到年之前将到达火星，之前已经执行了几次任务，美国已成功登陆火星

在这个星球上人类的杰出研究与探索将会不同，尽管人类降落在火星上令人兴奋，但是我们在探索这个行星邻居时遇到了许多问题

第一个问题：液态水

从持久的沙尘暴到极高的辐射水平再到食物供应和整体健康，宇航员将克服巨大的障碍，更不用说漫长的旅程

来看看宇航员面临的最具挑战性的障碍：旅途中即将面对的可能是一个火山极度活跃的火星一项新研究表明，火星上的火山可能非常活跃，但没人见过，过去的证据是，火星上是一个温暖多湿的地方，现在的火星上仍然有大量的水，主要是蒸气和冰

但在年八月发表的一项研究称，来自火星轨道飞行器雷达数据显示，在南极有一个20公里宽的液态水湖，这项研究只是显示存在液态水，并提出了压力和盐分可以使湖不结冰的建议

亚利桑那州大学月球和行星实验室的杰克·霍尔特教授称，有关火星上水的辩论已经进行了很长时间，我们已经确认有水存在，但现在的辩论主题是多少？位置？形式如何，这关乎我们在执行火星任务时，是否可以以某种方式使用它，这关乎在其他世界上生命如何生存进化

亚利桑那大学月球和行星实验室的阿里·布拉姆森（Bramson）称，我们认为如果有生命，必须保护地下的任何生命免受辐射，火星今天仍然有活跃的岩浆作用，也许在最近的过去它们更普遍，这可能为液态水和火星生命提供了更有利的环境

地球和火星上都有巨大的极地冰盖，这是液体的共同现象，也许存留的冰盖下存在水，在火山活动活跃下产生的热量防止了地下水冻结

年科学家绘制了火星冰盖以及在他们下面的液态水分布图，但没有回答水如何到达那里的问题，因此还有很多空间可以弄清是否是真实的液态水

首先，您需要什么样的环境才能融冰？需要哪些地质过程？

因为在正常情况下太冷了，从布拉姆森开始，他们的研究基于在南极存在水是正确的假设下，为了弄清楚制造水需要哪些参数，他们必需对盐和盐含量进行建模，他们发现光有盐本身还不够，因为有了热量流才会产生水，所以他们建议增加热量，而来自行星内部唯一明显的热源是岩浆

第二个问题：种植食物

在火星上一项非常艰巨的任务，实际上是宇航员缺乏食物并需要种植食物

这需要土壤中含有高氯酸盐，而高氯酸盐是需要在任何植物可以生长之前存在的，除去火星土壤缺乏高氯酸盐，它还比地球上的尘土渗透要快得多，肥料可以快速增加养分，例如氮，也许还会改变土壤的质地，所以它会让水保持更长的时间

美国火星沙漠研究站的机组人员科洛夫（Sokolov）称，土壤虽然从大气中获取了氮，但将氮固定在土壤上是很难的，我们地球上土壤中的大量氮是通过存在于根部的细菌固定在土壤中的。

从长远来看，豆科植物等各种植物告诉我们，一种将氮固定在土壤上的方法，那就是称为渗滤液的讨厌的化学物质，必须对其进行化学去除，植物才能在那里生长

火星是地球的重力的三分之一，但实验表明有些植物可以在国际空间的微重力下相对正常地生长，《一等奖》杂志年的一项研究显示：番茄，水芹和芥末叶的组合就特别好，甚至在模拟的火星土壤中开花并生产了50天的种子，实际上，这些植物在火星土壤或在营养不良的土壤中没有任何问题

科学家必须权衡取舍，带什么植物到火星，农作物的营养密度，生长所需的资源以及发芽时间，科学家可能会在国际空间站上种植莴苣，但人类不能单靠生菜生活

索科洛夫说，建议种植萝卜和草莓等更好的农作物，他说在火星农业项目开始之前需模拟火星的生长环境条件，人类需要更多地了解植物如何生长，沙漠研究站的科学家们，已经在模拟的火星土壤中种植了大麦和啤酒花

圭尔夫大学和加拿大的研究人员正在低压或高压舱模拟火星的稀薄大气，小组将植物暴露于各种恶劣条件下，包括不同水平的二氧化碳压力，热光和湿度，看植物是否足够坚硬，是否可以在火星外的环境中生存

索科洛夫说，我们应该让火星更像地球，虽然人们认为这在理论上是可以的，但要使稀薄的火星大气变质，转变成富氧的大气要过数百年，探险者需要在火星土壤上播种生产蓝藻地衣和微生物，让他们产生足够的氧气和氮气，需要数百年的时间

当微生物忙于创造一个大气层，太阳风将不断吹走大气层，因为火星缺少磁层，磁场无法保护行星免受太阳辐射，人们还不知道如何让辐射消散

人们有可能利用温室气体来量身定制一种会散发热量的气侯，但是火星比地球离太阳的距离更远，所以它可能比我们的星球还要冷，火星的冬天会达到-摄氏度，

第三个问题：大气层

火星大气层不适合人类，人类在这里生活和工作，需要穿上和月球上行走的宇航员所穿的一样的衣服，在阿波罗计划期间，火星服必须足够灵活，以允许宇航员使用繁琐的建筑材料和复杂的机械，同时使它们免受恶劣环境的影响

火星的表面相当于25公里处的地球大气层，即使那里有足够的气压，空气也是如此稀薄，以至于无法呼吸，二氧化碳太多，氧气太少

轨道器红外热像仪表明最温暖的温度可能是81度，最冷-度，维京号着陆器的测量值范围为-17.2摄氏度至-摄氏度

第四个问题：火星登陆

华盛顿国家航空航天局总部的科学任务部在一份声明中说，登陆火星很难，这需要技巧和大量的精力，毫无疑问，火星登陆将是一次性的，考虑到飞船撞击火星大气层的速度，飞船需要在很短的时间内减速到足以降落的速度

当NASA的洞察力降落在火星上时，航天器以惊人的速度进入火星大气层，当它从大气层下降时，时速为一万二千英里，它必须减速到每小时仅五英里才能降落表面上，减速发生的时间不到7分钟，这7分钟被工程师和科学家称为恐怖的7分钟，洞察力配备了降落伞和着陆腿，有12个帮助降低速度的引擎，这些引擎被预先编程，如果出了什么问题，NASA工程师无法更改他们，甚至无法追踪

在现实生活中的太空探索，公众不愿意花数十亿美元，只为能让宇航员在另一个世界滞留一会，在NASA的“红色星球”计划中，最关键的部分是离开，美国宇航局为完成这项工作，建造了航天器，将在完成满载时，把车辆拉回来，这代表了艰巨的工程挑战，该车辆需要在宇航员到达之前的几年，预先组装并发送到“红色星球”

拥挤的运输车需要宇航员操纵与飞船会合，之后的几天中，只有一次机会最终将他们带回，火星登陆车被射入轨道上的一架载人航天飞机，前往火星可能需要多达五个单独的航天器，来运送宇航员和将他们的货物，运过去，然后再返回

目前，我们发送到火星表面的最重的物体，是一吨重的好奇号火星车，真正的运输不像好奇号那样依靠胶囊将其降落，火星上的物体是重达几吨的物体，它会让你筋疲力尽

第五个问题：动力和燃料

从火星表面起飞，需要分解33吨推进剂，以摆脱火星的引力，安全地运送宇航员和他们的科学货物进入轨道，这实在太多了，因此NASA正在开发超高声速充气空气动力学等技术

宇航员需要在陆地上生活，在火星上制造燃料，NASA可以将初始载荷削减到几吨质量，并且在第一个任务结束后，设备可以留在火星上充当基础设施，不仅可以处理燃料，还有水和空气，供未来的勘探者使用

在火星表面降落，需要一个减速器将速度减速到需要的速度，减速器是一个巨大的锥形“可充气隔热罩”，可充当刹车系统，在进入火星后盾牌会展开，将着陆器的速度从超高音速降低到超音速，到那时火箭发动机将开始控制着陆，使其速度工作到着陆需要的速度

火箭发动机将由甲烷和液态氧提供动力，从理论上看，火星大气中二氧化碳含量为95％，可以提取氧气，埋在表面下的冻结水，碳和氢将结合起来生产液态甲烷水

第六个问题：不确定因素

不确定性因素要比仅仅从火星获取大气要复杂得多，科学家说：“你要降落在肯定有水的地方，事实证明你却降落在基岩之上。

无论是在太空中飞行，还是在太空中繁殖，围绕空间旋转的未知因素众多，毕竟所有的高科技专家希望我们成为多行星文明的人，那么太空飞行如何影响繁殖，到目前为止的结果是喜忧参半

名为“火星”的私人基金会，计划派遣4名工作人员在年之前到红色星球殖民，工程师担心，花至天将人员送往火星，花两年的时间来制造燃料，然后可以持续探索长达天，这意味着必须保持作战并准备起飞的状态

最初登陆的火星车多年后一直坐在火星上，它坐在尘土中，强烈的紫外线辐射，就像您露台上的家具在外面呆了这么长时间后会如何？

比那里得到更多保护的地方还是地球，您怎么认为？请在下方