详解模拟登火星实验宇航员需忍受数月寂寞

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宇航员测试宇航服

科学家在加拿大霍顿陨坑训练场建造的温室

导读：美国和欧洲目前均制定计划，拟实施载人火星探测，并着手对6名宇航员进行模拟训练。他们将在近乎密闭的罐体内度过天。载人火星探测未来究竟将面临哪些挑战？宇航员们在长时间与世隔绝的状况下又将会发生哪些变化呢？以下为英国《新科学家》杂志网站给出的解答。

1、为何要进行复杂的载人火星探测模拟实验？

对于任何事情，成败的关键在于准备阶段。火星之旅成功的前提就是要进行各种探险和模拟实验。在火星探险任务中，必须要事先认真制定好详细的计划，因为火星上有太多的未知数和不可控因素。科学家们认为，火星上可能存有生命和液态水，寻找生命和水就成为世界科学家一个巨大的梦想。如果火星上有生命和水，它可能就是适合人类居住的另一颗行星，人类也就有可能向火星移民，开辟新的生存空间。因此，从上世纪60年代开始，美国、前苏联、欧洲以及日本都竞相开始探索火星的历程。年11月5日以来，人类总共向火星发射了30多次宇宙飞船、火星探测器等，但三分之二均以失败告终，但科学家们一直没有排除火星上存有生命的可能性。

2、加拿大训练基地对于探测火星和月球有何意义？

我们将把加拿大霍顿陨坑当作执行探险任务的训练场所，当作一个可操作的实验平台。我们将在那里学习人类在未来登陆月球或火星表面后该如何进行各种操作。当然，这种学习不仅是人类自己学习，还包括遥控设备系统的学习和适应。比如，我们将测试自动探测器是否能够在月亮两极正常开展工作。我们还会测试遥控火星飞机在低海拔地区的遥感性能。至于人类探险部分，我们将霍顿陨坑看作是月球或火星表面的实验环境，学习如何在月球或火星表面上进行各种实验操作。这些表面探险操作包括：探险流程、探测器使用，什么情况可能会造成航天服的磨损，如何建立起通信网络和导航网络等。

与此同时，美国和欧洲航天局的载人火星飞行计划也在稳步进行之中。早在数年前，美国宇航局就已经提出了“人类登陆火星”设想，这种设想已经扩张成一个详细的《90天报告》，该报告提出，从地球前往火星的载人飞行可能将耗资亿美元，需要建一艘像足球场一样长的核动力太空船，需要在里面装载上足够人类往返火星一年途中所必需的各种生活设备和运行燃料。近两年来，美国宇航局又提出了多种载人登陆火星计划可行性报告，包括利用火星的两个卫星做火星空间站，从上面再转道飞往火星等。美国宇航局认为，如果一切进展顺利，人类有可能会在年左右登陆火星。

3、模拟实验能够获得何种新的数据和经验？

计划攀登珠穆朗玛峰和实际攀登则完全是两回事。你也许觉得计划很完善，但你实际探险过程中可能会突然意识到，采集岩石标本比预想的还要困难，或不知道该如何处理采集到的标本。也许还有许多意想不到事情需要你当场处理。因此，现在我们需要模拟火星或月球表面，建造一些假山公园，这样就可以把采集到的标本临时存放在那里，然后继续探险。在实际探险中，我们有可可能还会遇到需要离开压力探险车的情形。当然，如果车内视觉效果好而且灵活性较高的话，也不一定非要外出。

美国宇航局前科学家、科罗拉多州雷克伍德市“太空先锋高科技公司”的总裁罗伯特-祖伯林教授却认为，在人类飞往火星的途中，不管是采用大太空船模式，还是采用火星卫星空间站模式，都将耗资巨糜。尤其将维持宇航员生命的所有补给和飞船往返的燃料全都带上太空船的做法更显不智。罗伯特-祖伯林教授称，美国宇航局采用的是常用的“登月模式”，即发射一艘大飞船，到达火星后再送出一艘小登陆艇，让大飞船继续在轨道上运行，等待宇航员返回。他认为大飞船是个累赘，因为多造一艘飞船将多一笔开支；其次，将它留在轨道上还需消耗大量的给养和燃料。祖伯林称，根据他提出的“火星直达计划”，人类登陆火星所花的代价最多只需亿美元。

4、对宇航员进行模拟训练为何非常重要？

我们都知道人类在被禁闭的情形下能够存活天。为了让人类能够在这种环境下感觉最舒服，我们还必须要研究相关事项。因为不管是对于人类身体还是心理，那都是一个未知的领域。我们已经在其他环境下开展了相似的实验，如监狱、潜艇、孤岛等。但所有这些都无法与火星之旅相比，那相当于将人禁闭于一个小小的金属罐子长达多天。不管成功与否，那都是非常危险的。对于此后可能进行的为期天的实验，那就相当于把你锁住长达一年半，而且这还不算是真正的飞往火星。

科学家们设想先发射一颗像土星5号那样的运载火箭，将一个包含着至少7吨液态氢和50千瓦核反应堆的自动化“小型化学工厂”送上火星表面，这个小型工厂能生产水、氧气和作为燃料的甲烷。当无人太空船6个月后在火星地表着陆后，核反应堆将立即开始发电，为“小型化学工厂”提供电能，得到电能后，“小型化学工厂”将开始工作，从地球上带来的液态氢将与火星上的二氧化碳产生化学反应，生产出甲烷气体和纯水。甲烷气体被液化处理后，可以作为燃料储存起来。当一部分电流通过纯水之后，又可以产生化学反应收集到足够的氧气。而此时，一架载人太空船可以轻松地从地球发射升空，当天后宇航员到达火星时，他们将会发现“小型化学工厂”已经制造出了足够的氧气和燃料，氧气和水将会成为未来火星人类的主要生命线。

5、人类在与世隔绝状态下会发生哪些变化？

美国著名行星科学家帕斯卡-里说，他年轻时曾经作为一名地球物理学家在法国迪尔维尔南极考察站呆过天。在那里，可以说是完全与世隔绝的，当时任何一点细节都有可能掀起轩然大波。比如，谁拿走了他的铅笔，都会变成了一件大事。因为在那种环境下，压力很大、资源匮乏。人们所有求生的本能都会变得很敏感。

在模拟实验中，宇航员们将入住的密封舱里一扇舷窗都没有，从天花板、墙壁到地面，都铺上了木板。一旦舱门关闭，他们就几乎和外界断绝所有联系，除非遇到十万火急的情况，比如说“火星宇航员”遇到自己无法解决的医疗急救问题。在这一过程中，宇航员们只有一部无线电和外界保持联系，为了保证同步模拟的真实性，通话时必须考虑到无线电波穿越太空所造成的“延时”现象。这就是说，当宇航员们已经接近火星的时候，他们发送的每一句话在20分钟后“地球”才能收到，而指挥中心回复的指示也要20分钟才能反馈给他们，通讯总计将延时40分钟。在漫长的“火星之旅”中，他们有充足的太空食品，密封舱里还有个微型的人造温室，供他们自己种点蔬菜调剂生活和换换口味。

6、对参加隔绝训练的宇航员有何建议？

宇航员志愿者必须要能够容忍其他人，能够忍受总是讲同一个笑话的同伴。你不能对他发脾气。这并不是要求你非要听他的笑话，而是要你学会容忍。此外，你还必须要尽量让你的同事开心起来。如果能够让对方开心，你也会得到他们的感谢。尽可能多做些杂务，搬更大的石块。关心他人，让他感觉更温暖。虽然这些都是小事，但可以让大家更容易对付难耐的寂寞。在为期一百余天的初步试验中，参与试验的舱室总共有4个，而在为期天的试验中，将额外增加一个模拟火星表面环境的独立舱室。在天的时间里，试验者将完成一系列科目，包括健康监控、系统控制与维护、操作登陆舱以及一系列科学试验。

7、哪些人能成为理想的载人火星探测宇航员？

首先，候选人必须要身体素质和心理素质都符合条件。在心理方面，你不能总是很消沉或压抑。当然，更不能因为是为了逃避问题才决定前往北极或太空，那样只会更加糟糕。其次，候选人的适应能力要很强。当你前往北极或太空探险时，可能有太多意料之外的事情发生。你不可能总是这样说，“我们没预料到这一点。”但你必须要灵活地处理掉所遇到的难题。既然到了哪里，就必须学会适应。第三、舍己为人精神也很重要。候选人必须要是一位良好的团队协作者，关键时刻可以为他人牺牲自己。

8、为何如此早地进行载人火星探测模拟训练？

虽然真正的火星探险任务还很遥远，但我们现在所做的工作同样很重要。我们今天所犯的错误，在未来的实际任务中将不会再犯。火星探险是21世纪最重要的太空挑战任务，火星也是最具魅力的星球。其实最主要的原因在于，火星上可能存在过生命，甚至有可能现在还存活有生命。我们一定要有绝对的把握以后才能把人类送上火星，绝对不能没有任何准备就匆忙实施。

事实上，人类登陆火星的巨额经费才是科学家们最感头疼的问题。美国南卡罗莱纳州查尔斯顿著名的投资智囊团“协会”负责人理查德-阿兰-布朗教授称，除了政府投资外，人类登陆火星的经费还可以通过出售“火星债券”的方法来募集。譬如可以由一家保险公司向公众出售亿美元甚至更多经费的“火星债券”，每份“火星债券”价值2万美元，在年之内，持有火星债券将不会有任何收益。但是，每份债券的持有者将可以有权获得40平方英里(约合平方公里)的火星土地所有权等。而美国前火箭科学家亚历克斯-杜肯则称，发行“火星债券”募钱的方法太慢了，最好是创立火星彩票，中大奖者将可以在人类第一次前往火星的旅途中得到一个免费座位。(刘妍）

文章发于：9年03月10日

转自：新浪科技