火星登陸指南

北辰

2016年9月發射的“天宮二號”吸引了中國人民乃至世界人民的目光。“天宮二號”是中國自主研發的第二個空間實驗室，宇航員將在太空駐留30天，并開展一系列的空間實驗（詳見本刊2016年第6期雜志上《天宮二號，即將開啟飛天之旅》一文）。

隨著空間科學和航天技術的飛速發展，人類對空間的探索目標已從20世紀的“載人飛船-航天飛機-空間站”轉為21世紀的“載人飛船-月球基地-載人火星探測”。人類活動疆域不斷拓展，從建立月球基地到火星生存。在這一探索過程中，空間環境與地球環境的巨大差異成為制約人類向宇宙縱深發展的重要因素。同時，在火星著陸也困難重重。盡管如此，人類并未停下探索太空的腳步。

發射火星探測器有規律

火星一直都很“火”，每次火星探測器的發射，都會吸引全世界天文愛好者的目光。這些新聞其實是有規律的，每隔26個月左右一次。

火星和地球都在自己的軌道上圍繞著太陽運行，火星距離地球最近5 000萬千米，此時，它與地球都處在太陽的同一側；最遠距離4億千米，此時，它在太陽的另一側。每隔26個月左右它們才能相遇一次，這時它們靠得最近，發射探測器最合適。這個發射時間被稱為發射窗口，只有在此時發射，才能用最短的時間到達火星。即便如此，探測器仍要飛行6個月左右的時間。

探測器圍繞火星運行較為簡單，但要想在火星上著陸是個很復雜的問題。在進入火星大氣層時，要選擇合適的角度。

登陸火星不容易

把一個瓦片斜著拋入水面，它就會在水面上打水漂，蹦跳幾下后才沉落水底。火星的大氣層就相當于水面，如果探測器降落的角度太大，也會在大氣層上蹦起來，彈跳到宇宙深處就落不下了。如果直接落下去，探測器會與大氣層發生劇烈的摩擦，容易產生高溫，被融化掉。即使是探測器能夠以合適的角度落下來，還要保護探測器不被摔壞，這就需要在它的外部包裹一層“墊子”，這個“墊子”是由很多氣球組成的。

降落的時候，多個氣球自動充氣，組成一個圓團把探測器包裹在中間。落地時，氣球團會在地面上蹦跳著滾到遠處，然后讓氣球泄氣，探測器才正式登場。探測器從泄氣的氣球上行駛過去，踏上火星的大地。

在使用氣球之前，人們也使用降落傘著陸，但它跟氣球一樣顯得有些笨拙。其實，還有一種特別的著陸方式。2012年，來到火星的“好奇號”火星車實在是太重了，不僅使用了降落傘，還使用了天空起重機才安全降落。

“好奇號”火星車被隔熱罩包裹著降落。當距離地面1.4千米的時候，隔熱罩的上半部脫離了，“好奇號”完全露出來，此刻的它像一個嬰孩那樣蜷伏在一個架子的下面，這個架子就相當于起重機。當架子上8個火箭向下噴射的時候，它就產生了升力，停止了自由落體下落。這個時候，天空起重機首先釋放出一根繩索，“好奇號”火星車就吊在繩索的下面，隨著天空起重機一起下降，直到安全著地。

天空起重機順利完成自己的使命后卻不能落到地面上，那樣會壓在火星車上。所以，當“好奇號”觸及地面的時候，繩索自動斷開，“好奇號”留在地面上，而天空起重機則會重新飛起來，飛到幾百米的遠處才能落下來。

人類登上火星任重而道遠

火星探測始于20世紀60年代，盛行于90年代，直到今天，我們還是停留在發射探測器這一層面。如果要把人送上火星，必須要有生命保障系統，還要想辦法把人送回地球。當宇航員站在這顆紅色星球上時，他必須要考慮在這里考察多久。

在火星上停留的時間絕不是任意的，火星與地球兩顆行星的運行關系決定著宇航員的停留時間。一旦宇航員錯過返回時間窗口，就得等下一個火星與地球的交匯周期，而這一交匯周期實在是太長了。

今年，美國的創業家馬斯克宣布，他們要在10年后把人送上火星，之后人類將會在這顆紅色的行星上展開科學實驗，一步步地把它建設成適合人類生存的行星。愿景雖好，但是還存在諸多問題。

首先是著陸問題，登陸火星的飛船運載的人和貨物加上自身重量，多達100噸，這是“好奇號”著陸重量的100倍！其次是要克服長期在地外生活的困難，這就要求建立、發展空間生命生態支持系統，為人類長期航天活動提供生存所必需的氧氣和食物等，同時科學家也設想大規模建設火星基地。到目前為止，這些問題還沒有解決。一旦解決了種種疑難雜癥，移民火星并非癡人說夢。到那個時候，或許就有同學真的移居到火星，成為火星人。