问题

以美国目前的整体水平,能够在 2030 年左右送宇航员登陆火星吗?

回答
要让美国宇航员在 2030 年左右踏上火星,这绝对是一项挑战,但并非不可能。我们可以想象一下,这其中的每一个环节都需要精确的规划、惊人的技术突破和巨额的投入。

首先,最关键的是“大载具”。要把数吨重的生命维持系统、栖息舱、登陆器、返程火箭以及为执行任务所需的各种设备送到火星,需要比我们目前发射的任何火箭都要强大得多。SpaceX 的星舰(Starship)就是一个正在快速发展的有力竞争者,它展示了将大量载荷送入轨道乃至深空的能力。如果星舰能够按计划成熟并可靠地投入使用,它将是实现这个目标的重要基石。但就算如此,多次发射、在轨道上组装,以及确保每一次发射都万无一失,这其中的复杂性仍然是巨大的。

然后是“登陆器”。这不仅仅是一个能下降的装置,它需要能够安全地将数名宇航员和他们携带的物资降落在火星表面,并且要能在那里稳定地运行。火星大气比地球稀薄得多,这使得利用降落伞减速变得更加困难,因此需要强大的反推火箭来完成减速和软着陆。着陆地点也必须经过精心挑选,既要方便宇航员开展科学研究,又要避开过于崎岖的地形,同时还要考虑到返程火箭的起飞。

宇航员的“生存”。在前往火星的漫长旅途中,他们将暴露在比地球强大得多的宇宙辐射之下。这就需要设计出能够有效屏蔽辐射的飞船和栖息舱。同时,在火星表面,虽然大气层能提供一些保护,但辐射仍然是一个严峻的问题。宇航员需要有能够防护他们免受辐射伤害的防护服和庇护所。此外,长时间的失重环境会对人体骨骼和肌肉造成不可逆的损害,因此必须有有效的锻炼设备和方法来对抗这种影响。

“往返”。单程登陆火星只是故事的一半。宇航员还需要能够安全地离开火星表面,并返回地球。这意味着需要在火星上为他们准备好一个返程火箭,或者他们需要携带足够的燃料和设备在火星上制造燃料(比如利用火星上的水和二氧化碳来合成甲烷)。而且,考虑到地球和火星的运行轨道,窗口期非常有限,错过一次机会可能就要等待两年。

“训练”。我们不能仅仅依靠技术,宇航员自身的准备同样至关重要。他们需要接受长时间、高强度的训练,包括在极端环境下(如南极、海底)模拟火星任务,学习操作复杂的设备,应对突发的紧急情况,并学会与团队保持良好的心理状态。长时间的隔离和密闭空间生活对人的心理是一个巨大的考验。

最后,是“资金和政治意愿”。如此宏大的项目,需要的资金投入是天文数字,这需要政府持续的、强大的支持,以及公众的广泛认同。商业航天公司的参与,例如SpaceX,确实注入了新的活力和效率,但国家层面的决心和资源整合仍然是不可或缺的。

总而言之,2030 年登陆火星是一个极其艰巨的目标。它并非遥不可及,但需要克服目前在推进系统、生命支持、辐射防护、着陆技术以及宇航员生理心理健康等方面的巨大技术和工程挑战。而且,这还需要前所未有的国际合作或国家层面的坚定投入。如果我们能够集中优势资源,突破这些瓶颈,那么这个历史性的时刻或许真的能在十年内到来。

网友意见

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从技术上讲,当然没有问题

登陆火星,早在阿波罗登月时就提出过,如果当时美国政府一鼓作气继续往NASA里不计成本地投资(1966年到达了天量的4.4%联邦预算),真的有可能在70年代完成载人登陆火星。无奈的是肯尼迪后的政府、尤其是尼克松政府,外有越战压力、内有海量社保开支,大幅削减了NASA预算。

当时的阿波罗飞船、土星五号火箭都已经非常成熟,无论是采取地球集合(类似于组建小型空间站)还是火星集合(在火星轨道组装)的方式、甚至有了大笔投资后的升级系统直接飞到火星,都是有可能的。

当年最大的不稳定性是人类身体可能无法承受,毕竟这个旅途太远,算上火星两年一次的发射窗口(受地球和火星在太阳系内决定),轻而易举三年太空生活。太空对人类身体的影响和没有经过长时间验证,实在是风险太大,但如果当年有航天员自愿单程送去火星是肯定可以的。

现在呢,美国狂砸了快200个亿美元发展的新一代的阿波罗飞船/土星五号火箭已经发展到收工阶段了,它们是猎户座飞船(Orion)/太空发射系统(Space launch system),现在每年都继续砸30-50个亿美元。

猎户座飞船可以装2-6人,比阿波罗飞船不知道要先进到哪里去了,各种大规模技术进步,足够美国未来30年太空探索的需要了,2010和2014年两次实际发射测试(不载人)都取得成功。

太空发射系统是在航天飞机相近的基础上,比土星五号高一个档次的超重型火箭,起步就是70吨的低轨运力,升级版本可以达到150吨,达到土星五号的水平,未来肯定超越。这个火箭足以完成载人登陆火星的任务。目前,它的助推器、主发动机等各个分系统都已测试完毕。

这两个最重要的项目将在2018年11月正式联合发射测试,是否载人尚未确定,但一旦成功绝对是进入新世纪以来美国航天领域最大的突破。虽然这些只是复现了美国60年前的辉煌而已。

礼炮/和平/国际空间站这一系列也印证了宇航员的生存不是大问题,火星的质量很小,只有地球的10分之一且几乎没有大气,登陆略难,返回难度仅比登月大但相对也容易实现。

美国从1975年的两个维京海盗号开始,已经有10个左右探测器成功着陆火星,现在还有三个在正常工作,对火星的了解可谓不亚于月球了。举个例子,目前Google不仅有地球地图,还有月球地图,而第三个就是火星地图了。

因此,登陆火星,技术上可以说是万事俱备了。

只欠东风啊!

最重要的就是钱的问题,因为登陆火星,这花钱要海了去了。目前基本可以确定的是,得给NASA10倍左右的预算且维持多年差不多。

目前NASA占联邦预算0.46%,得重回阿波罗登月时代的~4.5%才行。这是多少钱啊?这是美国2016年所有政府投资交通(航空/航海/铁路/公路/公共交通)和公立教育(大学/中学/小学/幼儿园)的开支。(但尽管只有0.46%,我做过一次统计,也是全世界其他所有国家航天预算总和的2倍多了)。

所以纳税人怎么可能随便同意?高层也不会那么轻易同意啊。

毕竟,现在没有当年的苏联在后面随时抽你屁股了,其他国家的航天加在一起比起美国都是渣渣,航天技术绝对制霸。政客们可不敢劳民伤财,要不就民怨沸腾了。

要知道,在中国这个国家,国家每年投几十亿人民币搞航天,都有很多人喊“西部人民还在吃草”、“登月无用,为啥不把经费给我买房子”。我回答的一些航天问题各种非专业知识的嘲讽那个壮观啊,基本上来就是道德制高点,你们航天花钱但不改善民生。

美国人民虽然也热爱航天,但真要花他门那么多钱,那也不愿意啊。

所以,并不存在技术问题了,只是钱、民愿和因此而导致的政治问题。2030年,我看也容易但也很难。

当年阿波罗登月,真是占尽了天时(月球离地球近且难度低)、地利(美国技术领先、资金和人才充裕)、人和(苏美冷战、人民打了鸡血一样支持)啊。

如今,感觉最好就是发现外星人和在某颗小行星或者火星上面发现海量财富,前者激活了人类的恐惧,后者激活了人类的贪婪,恐怕都要不了2030年,到2020年都有可能。

否则还要啥2030年登陆?政客们大笔一挥就无限延期了。

推荐一本我本人的关于火星小书书,

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