去火星需要面臨哪些挑戰

把人送到火星將是人類有史以來最偉大的嘗試——這一壯舉需要嚴謹和橫向思維。

準備好了嗎！以下是這顆紅色星球向未來航天員提出的一些獨特挑戰。

孤獨

登上月球可能需要三天的時間，但月球距離我們不過只有100萬千米的1/3。而火星呢，至少有5000萬千米遠——有時更遠，因為地球和火星都繞太陽運行。這可能意味著單程就需要七個月。僅僅為了到達這顆紅色的行星，就需要比標準的國際空間站任務更長的時間，更不用說還有火星探索和返回家園的時間。

你和你的乘組將經歷比歷史上任何一個人都更深的孤獨。當地球這顆“藍色彈珠”最終消失在遠方，紅色的火球甚至還沒有從一片漆黑中浮現出來。如果你在國際空間站想家了，至少你能從下方的窗戶里看到它。然而，在火星上，與其他人類的隔絕可能會造成巨大的心理壓力。

任何招募航天員前往火星的選拔測試都需要考慮到這一點。未來，一些航天局甚至可能會選擇一位訓練有素的心理學家執行任務，幫助調節團隊的精神和情緒。正如我們稍后探討的那樣，世界各地的航天局已經在研究應對長期孤獨的策略。

自主

在國際空間站時，我們一直處于地面指揮中心的注視之下。地面指揮中心會對航天員的一舉一動以及國際空間站發生的每件事都進行細致的監測。如果出現任何問題，地面指揮中心時刻準備提供幫助。由于不可避免的通信延遲，這根本不是火星任務的可選項。

盡管無線電以光速（高達300000千米/秒）傳輸，但它們仍然需要4～24分鐘才能抵達地球（具體取決于行星繞太陽運行的確切位置）。想象一下，如果在去火星的途中遇到了問題，你的求救信號可能需要10分鐘才能到達地球，然后還要再等10分鐘才能得到答復。

航天局已經在各種訓練場景中引入了人為延時，以了解更多關于通信延遲的后果。事實上，在我為期12天的水下NEEMO任務中，地面指揮中心和水下棲息地之間就人為施加了50秒的延遲。未來，國際空間站也有可能通過人為提高隔離度和引入通信延時的方式來進行深空任務的訓練。

鑒于太空的浩渺，不可避免地，被選中執行火星任務的航天員需要非常擅長自行決策和解決問題。該領域的培訓也必須進行調整，讓航天員具備合適的技能。

輻射

太空是一個危險的地方，尤其是太陽系中還充斥著來自太陽與更遙遠的宇宙的高能輻射。謝天謝地，大氣層和地球磁場在很大程度上保護我們免受這種有害能量的影響。即使在國際空間站，我們也能得到相當多的庇護，因為空間站的軌道位于地球磁場范圍內。在國際空間站上，航天員待的時間較長的部分艙段（例如航天員宿舍）受到了更嚴密的輻射防護。

如果太陽輻射出巨大的質子風暴（稱為“日冕物質拋射”），航天員可能不得不到那里避難。另一種危險的輻射形式是銀河系宇宙線（GCR）。這些高能質子和原子核主要來自太陽系外，當它們撞擊國際空間站的部分區域時，會產生大量的次級粒子。

當你前往火星，地球磁場為生命提供的安全感不復存在。輻射劑量達到一定程度便足以誘發輻射病，并會增加罹患癌癥和白內障等長期疾病的風險。世界各地的航天局仍在努力開發更輕便的方式來保護穿越太陽系的航天員。

水是一種有效的屏障，但它的自身重量決定了它并非理想的選擇。其他選擇包括用干燥后的、消過毒的人類排泄物填充飛船壁上的縫隙——在為期七個月的旅途中，你會產生充足的排泄物，所以不妨使用它們。無論解決方案是什么，我們都不難想象，你或許會因具有更高的“輻射耐受能力”而被選為火星航天員。

登陸

登陸火星的困難是出了名的。回顧過去我們將機器人著陸器和漫游車送到火星表面的嘗試，大約有一半都以失敗告終。其中一次了不起的成功，是2012年美國航天局將汽車大小的“好奇號”火星車送上火星。任務指揮官將最后的著陸過程稱為“恐怖七分鐘”。

此時，通信延遲的影響真正成為不可忽視的焦點，尤其是它超過了七分鐘。等地球上的地面指揮中心收到你已經到達火星大氣層頂部的信號時，實際上你已經到達火星地面了。如果在下降過程中出現問題，他們是無能為力的。

今天被選中前往國際空間站執行任務的航天員自己心里清楚，他們正沿著一條非常平坦的道路前進。是的，太空旅行有潛在的危險，但現在大量的風險已經得到解決，甚至許多人認為到近地軌道的太空飛行只是例行公事。然而，火星任務有如此多的未知因素，因此航天員的選拔過程將不得不選擇愿意為萬一出現的問題付出最高代價的人。

生存：ISRU

你已經成功登陸火星——這本身就是一件了不起的壯舉。但是登陸火星是一回事，在這顆紅色星球上生存則完全是另一回事。人類維持生命需要大量東西，食物、水和氧氣以及二氧化碳。你從地球上攜帶的這些物資越多，你的飛行任務就越重。這不僅意味著更多的費用，而且一艘更重的宇宙飛船在火星著陸也會變得更加困難。因此，現在空間科學界的流行語是“ISRU”——就地資源利用（In-situ Resource Utilisation），意思是要盡可能多地利用火星上已有的資源。

你可以利用火星豐富的冰資源和潛在的水資源。一些建筑師提出了古怪的設計，例如建一座巨大的冰屋來居住。科學家提議利用陽光把開放水域中的水分子的結構撬開——水分子是兩個氫原子與一個氧原子的結合——這樣做將為你提供可呼吸的空氣。使用電解將水分離成氫氣和氧氣的過程已經在國際空間站上廣泛使用。同樣，你可以從火星稀薄的二氧化碳大氣中獲取氧氣。火星2020 任務中會開展相關實驗，以驗證后一種利用火星上的二氧化碳的理論。

這些創造性的生存解決方案的結果是，在火星航天員的選拔過程中，我們需要選出具有良好科學和工程背景的人，他們能夠在地球的有限幫助下維持這些至關重要的生命保障系統。

考慮到所有這些因素，前往火星的乘組顯然需要由一群技術嫻熟的航天員組成。在未來的任務中，心理學家、醫生、工程師和科學家將作為多元化乘組的一員，帶來寶貴的技能。他們的訓練方式也需要調整，以應對這顆紅色星球帶來的獨特挑戰。幸運的是，這些準備工作已經開始了。

（摘自湖南科學技術出版社《星際求職指南》）