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踏上火星征途前,请三思而后行

2016-10-17 VOX 原理

撰文:Brad Plumer, Brian Resnick, and Javier Zarracina

编译:幽默丁格


伊隆·马斯克想要实施人类登陆火星计划,但是他绝对不想第一个去尝试,因为这样的冒险是一种绝佳的作死机会。“作死的风险极高,并且没有方法去避免”, 马斯克在描述 SpaceX 登陆火星建造殖民地计划时坦言道。


就像早期航海家在探索未知的海域,以及首次朝月球发射探测器一样,探索火星的旅途将会面临极大的危险,但这并不意味着我们应该放弃尝试,因为有如此多的理由值得我们去探索。


那么,踏上火星的征途究竟会遭遇到怎样的风险?


【1. 火箭离开地球前解体】




马斯克计划在探测火星的火箭的顶端建造一个巨大的宇宙飞船。从根本上来 说,发射火箭需要一定的时间,不管之前做了多么严格的测试,其本身就很危险 了。只要出现丝毫差错,如果发生了无法控制的爆炸,那么困在火箭里面的人将失去生存的可能。


 从以往的经历来说,在 1981-2011 年之间,NASA 的宇宙飞船项目携带了 833 名乘客上天,其中有 14 人死于“哥伦比亚挑战者号”的解体,该次事故失事的 几率为为 1.6% (阿波罗探月失事的几率更高,高达 9%)。


当然,SpaceX 将使用更新更复杂的,并且未经测试的火箭去探索火星,所以这就很难说清楚失事的概率有多大了。当然也许更高,之前的猎鹰 9 号火箭在发射台或者飞行的中途就爆炸了,因此似乎要把失事的风险降为零几乎是不可能的。


【2. 遭受严重的太阳耀斑辐射】




在宇航员往返火星的过程中,他们将遭受来自严重的外界辐射,而这样的辐射是宇航员在地球上所未曾经历过的。因为宇宙飞船在太空中穿梭的时候,外太空有来自太阳或者其他的星球所喷射出来的高能粒子。而在地球上时,地球的地磁场可以保护我们免受这样的伤害。


 对于整个航程来说,这只是其中的一个中等难度的问题。当NASA 发射“好奇者”号探测器去火星的时候,发现如果宇航员无遮挡的暴露,那么将会受到额外的0.3西弗茨的辐射量(研究表明,经受1西弗茨的辐射就可能增加5.5%的患癌的风险,8西弗茨就可以致命)。


更值得担忧的就是,当宇宙飞船在航行的途中,如果太阳耀斑爆发并快速向宇宙飞船冲击,那么航天员遭受辐射的风险更大,甚至存在致命的风险。虽然太阳耀斑无法预测,但是拥有合适的检测手段就可以事先提醒航天员。


任何的旅途航行都必须考虑乘客们的安全问题,在宇宙飞船运送宇航员的过程中,可以储备充足的燃料和水资源,因为它们可以利用来作为阻挡一部分的耀斑辐射。并且耀斑辐射的风险还会维持到火星上去,由于火星缺乏臭氧层,以及拥有弱磁场,宇航员在火星上所承受的来自太阳的耀斑辐射和紫外线将远远多于在地球上的(根据“好奇者”号探测器的记录,在火星上呆 500 天将会受到 0.3 西弗茨的辐射量)。因而,前往火星的宇航员或许不得不在火星上修建一个严实的居住地并且大部分时间呆在屋里,也或许是在地下,这样才可以减少来自宇宙辐射的伤害。


【3. 着落火星表面时或许会坠毁】




即便前面已经成功从地球上发射,并且花了长达6个月的时间遨游了太阳系,转眼睛你或许会发现火星就在眼前,但是或许真正的危险才来临。


 在马斯克的火星登陆计划中,宇宙飞船将会以 62000 英里的时速靠近火星, 当宇宙飞船下降至火星的大气层时,宇宙飞船将会使用“超音速减速火箭”进行减速,许多小型的火箭将会一起点燃,为着落火星表面得到足够多的缓冲。


宇宙飞船着落时的发动机的控制是至关重要的,因为火星的大气层比地球的大气层更加稀薄,这样宇宙飞船和大气层的摩擦阻力就更小了(火星上的大气层仍然能够使得宇宙飞船加热至 1700 摄氏度)。之前NASA甚至发射了更小的着落火箭在火星的表面:这个系统曾经用来给“好奇者”号减速着落。当时“好奇者” 号只有 1 吨重,而在马斯克的构想中,却要运送 450 吨的载荷重量。


【4. 低重力或破坏人体的骨骼和肌肉】




来自NASA的资深科学家 McKay 说:“这是你在电影里面所看不到的,低重力的环境或许会破坏你的骨骼和肌肉,这才是在火星上面生存最应该焦虑的事 情。”


我们知道,人类在地球上可以很好的生存,另一方面,我么也应该清楚,在 零重力的环境,我们的肌肉和骨骼将会萎缩。例如在国际空间站(ISS)里面的航天员,他们每天不得不花上 2个小时的锻炼来阻止肌肉萎缩,但是他们的骨骼李仍然缺乏钙,除非他们重返地球才能得以恢复。


 火星上的重力强度只有地球的 0.38 倍左右,在火星上面跳跃一下只能比在地球上跳跃高一点点,然而我们还不清楚人类需要吃什么样的食物才能维持健 康。McKay 坦言,或许在火星上的重力环境下生存和在零重力环境下生存是一样 的——对人体极度有害。如果真的是这样,那么即便航天员加强锻炼,骨骼也会变得更加脆弱,那么在那样的生存环境下生存就会出现各种的不可预测的意外 了。


火星上的低重力环境或许每天都会侵蚀人体机能的各种能力。比如,NASA之前的实验发现航天员在零重力环境下的 ISS 中居住了仅仅 6 个月,航天员出现入睡困难,视力不知不觉的恶化等情况。更加戏剧性的情况在于,我们并不知道 在 0.38G 的重力环境下对宇航员的身体会有什么样的影响,但是我们仍然要将宇航员送到火星上去。


【5. 宇航服或有气体泄漏——不能够呼吸火星上的空气】




任何一个想去火星的人都应该做好没有充足的食物、水和氧气供应的准备, 当然这也是可以克服的障碍,因为事先你可以打包好足够的食物,可以尝试发明 一种可以在火星上通过分离二氧化碳来产生氧气的工具。


 真正的危险之处在于,你在火星生存的过程中,由于意外的发生,你的宇航服破了一个小洞造成氧气的流失。火星上面充满了灰尘和泥土,如果一旦宇航服里的氧气泄露,那么可能面临死亡的风险。


像如此贴近生活的问题,马斯克并没有给出一些满意的答案。马斯克也有一些更为疯狂的想法,比如 释放大量的二氧化碳到火星的大气层中去,来使得火星上变得更加的暖和,如果能够生产出适量的水那么火星就将适合人类居住了。


或许在将来的某一天可以实现,但目前首批开拓者的任务是活下来。


【6. 火星上土壤的毒素可能让你中毒】




在电影《火星人》中,巨大的沙尘暴让宇航员沃特尼滞留在了火星上面,风暴还摧毁了他的营地。这样场景在电影中有些夸大,因为火星的大气层时如此的稀薄,时速 60 英里的风速在地球上上不可能有如此强的破坏。


在火星上,陆地和泥土也对生存有极为重要的影响。火星上存在周期性的沙尘暴,这样的沙尘暴或许会持续几天甚至几周,沙尘暴中的粒子足以撕裂宇航员的宇航服。其实,我们应该更加关心的是火星上面的土壤,火星中的土壤含有大 量的高氯酸盐——这对人体的甲状腺有着极高的损害。如果我们用手直接接触火 星上的土壤是没有伤害的,但是你绝对不想土壤进入到饮用水和食物中去,同时 你也不想用这样含有极高高氯酸盐的土壤来种植植物然后再食用。


【7. 同伴突然背后给你一脚】




除了要考虑火星表面的生存环境以外,还应确保同行的同伴不会相互憎恨。 由于宇航员远离家乡数月,没有朋友的陪伴,会产生一些消极情绪。

 

这里有一个好消息和坏消息。好消息就是在 2007-2011 年间,火星-500项目募集的6名人员在模拟火星探测任务中,在整个的 520 天里面,没有发生人与人之间的冲突。坏消息就是,一旦人员之间存在着人身攻击,那么冲突就会出现。


对于前往火星的第一梯队人员,他们需要和平相处并控制好自己的情绪,因为这可能间接影响着他们的生死存亡。


探索火星的道路上充满未知,但也没有退步的理由。


在人类早期探索火星的征途中或许是充满危险的。任何一个想要登陆火星的路途都充满了未知的风险,他们或许永远到不了那里,又或许到了也永远不能回来。但是,人类永远拥有着探索未知世界的好奇心,每一次的事故或许是灾难性的。McKay说,每一年他都会和一个研究小组前往南极洲做研究,并且总是有一 些科学家愿意冒着生命危险前往。只要做着我们想要做的事情,我们愿意承担由此带来的风险——这就是登陆火星。


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