专家解读
人类离真正登陆火星还有多远?
“袖珍地球”让人类“情有独钟”
太阳系中有8颗行星,人类为什么长期对火星“矢志不渝、情有独钟”?
“火星-500”试验中方项目负责人、中国航天员科研训练中心主任、中国载人航天工程航天员系统总指挥兼总设计师、我国载人航天领域航天医学工程学科带头人陈善广解释说,相比较而言,在太阳系的行星中,火星是自然条件最接近地球的行星。它的直径约为地球的一半,有稀薄的大气层,自转一周仅比地球多半个多小时,也有春夏秋冬四季之分。火星因此有一个别称——“袖珍地球”。火星独特的空间位置、气候和地质状况决定了它有可能成为科学研究基地和将来人类移民的彼岸。
陈善广说,火星的价值不可估量。人类探索外星球,绝不仅仅是为了满足好奇和幻想,而往往会推动科学技术的巨大发展。比如,上世纪以来美国科学技术一路领先,像无线通信、计算机等技术的突破,可以说相当程度上得益于登月计划这样宏伟的太空探索项目的成功实施。可以想象,人类登陆火星计划的实施,必然会给人类科学技术的新突破带来强刺激,最终给人类的发展带来福祉。
同时,地球人对火星的探索,也是人类探索宇宙生命的一个重要里程碑。通过探索火星,可以使地球人以火星为镜子,探索地球的“前世今生”,进而更好地保护我们人类所居住的地球。
登火星面临技术和人双重考验
一说到登陆火星,人们就会想到上世纪人类曾经的登月行动。陈善广说,火星探测比月球探测的难度要大很多,从距离上来讲就有“天壤之别”。目前来看,地月往返需要一两个星期,地球到火星往返却需要一两年的时间。无论是从飞行器及燃料储量还是航天员需要的食品、饮料、氧气等物资都显著增加,不仅需要大大提高火箭推力,还需要发展成熟的再生式生命保障技术以至未来受控生态生保技术,才能综合解决这一问题。
还有其他许多因素。比如火星引力比月球大出一倍多、火星因有稀薄大气可能存在恶劣气象条件等,都大大提高了航天器往返火星的难度系数。再有就是由于火星与地球相互位置关系比较复杂,选择发射窗口、飞行路径以及返回窗口也是一项十分复杂的工作。
人的问题是最大的挑战之一。陈善广说,人类到目前为止,最长的太空飞行记录是438天,是由俄罗斯航天员波利亚科夫在空间站上创造的。而人类往返火星,不但超出了目前为止人类太空停留的极限,还要完成登陆火星等很多复杂的工作,这对航天员生理心理的挑战将是前所未有的。
近地轨道飞行实验表明,长期飞行对人的心血管系统、骨骼肌肉系统都有很大影响,特别是肌肉萎缩和骨丢失高达20%以上。人类从离开地球、进入轨道、登陆火星表面,再到返回地球,要经历失重、超重、低重力等多种重力环境,饱受重力变化之苦。这些变化对人体的影响,目前还缺少研究。另外,长期辐射效应也很明显。人每一次进入宇宙空间都有辐射的危险,虽然有飞行器、航天服和药物进行防护,但毕竟有限。尤其是太阳质子事件难以预测,对仪器对人的危害都很大。心理问题更不可忽视,长期处于狭小密闭的舱内、远离地球家园带来的孤独感会很严重,还有乘组成员之间的文化、习性以及个性相容性等都是考验。
医学保障也是个大问题。飞行途中航天员生病了怎么办?比如得了阑尾炎怎么办?所以这次“火星-500”试验,要求志愿者具有较高的自主性,因为地面支持非常有限。载人登月的通讯时滞是秒级水平,而火星飞行的通讯时滞达到20分钟,人或者仪器设备出现问题后,地面支持甚至无能为力,航天员要能够自主准确地处置。
人类未来15-20年或踏上火星之旅
“火星-500”试验毕竟不同于真正的登陆火星。那么,人类何时能够真正踏上火星之旅呢?陈善广说,“火星-500”是重点旨在探索火星探测过程中“人与环境”关系的一次试验。在人类真正登陆火星之前,航天技术还需大的发展与跨越,还需要多次的、更加逼真的各类型或综合性的模拟试验。可以说,在人类探测火星的征程中,我们仅仅是“万里长征刚刚走了一步”。当然,在科学技术日新月异的今天,一切都是未知,一切皆有可能。只要我们遵循一步一个脚印的原则,我相信,在未来15-20年的时间内,人类是有可能成功登陆火星的。
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中国三大项目参试“火星-500”
世界各国共有106个项目参与“火星-500”试验。中国的参试项目是依据中国载人航天工程发展的实际需要和自身特色选择的。中方最终确定了长期密闭环境下人体中医辨证研究、火星任务地面模拟环境对生物节律与氧化应激的影响研究、长期密闭环境对乘务组成员非言语交流的影响研究三大项目。
据航天员首席医监医保医生李勇枝介绍,用中医的理论和视角,采取望、闻、问、切的诊断法,研究长期密闭环境下人体生命活动的状态,阐释其特点及变化规律,这富有鲜明的中国特色。他们研制的“太空养心丸”等中医方剂,已成为中国航天员重要的医监医保措施。中医药在航天医学问题的干预与防护中初显作用,就连俄罗斯同行也对此表现出浓厚兴趣。
负责生物节律及氧化应激项目的万玉民研究员说,我国已在“神七”飞行中围绕这一项目研究取得了丰硕成果,目前正聚焦于时间生物学问题的相关研究。中国将利用“火星-500”试验的契机,进一步深化失重、受限等空间因素对生物节律的影响研究,致力于建立有助于航天员维持最佳绩效水平的对抗措施等。
长期密闭环境对乘务组成员非言语交流的影响研究,也是中国第一次将来自不同国家、不同文化背景的乘务组成员作为研究对象。对于没有参与过多国航天员合作飞行的中国而言,这一项目将大大丰富对人在密闭环境下的心理行为特点规律的认识。
由于中方三大参试项目要求外国志愿者共同参与,中方为此制作了中、英、俄三种语言的培训教材,就中方项目内容、参试设备、试验方法和程序、故障预案等进行了详细说明,便于志愿者尽快掌握操作规程。综合新华社、《解放军报》报道
延伸阅读
火星探测史
●1960-2008年底,各国共计发射38次/39个火星探测器,任务成功率(包括部分成功)约为46%。由此,火星被航天界称为“航天器的墓地”。
●世界上已发射的火星探测器,可以分为“飞越”、“轨道器”、“登陆器”和“漫游者”等类型。火星探测已经从无人探测进展到机器人探测阶段,跨出了“越”、“绕”、“落”三大步。1996年底,美国宇航局“火星全球探测器”、“火星探路者”和俄罗斯的“火星96”的发射,标志着国际上一个新的火星探测时代的开始。
●至今人类还没有载人火星飞行的经历。目前,欧洲和美国公布的人类火星登陆计划都在2030年以后。而中国也加快了深空探索的步伐,计划在不久的将来发射首颗火星探测卫星“萤火一号”。
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