登陆火星的条件是什么？

光明网为您精心整理了一篇关于人类如何登陆火星的报道。根据法国《回声报》的文章，要实现登陆火星的目标，人类需要攻克许多难题。1976年，“维京2号”探测器成功着陆火星泛红的乌托邦平原沙漠，开启了火星原位探索时代。目前，虽然阿耳忒弥斯计划的目标是送人类登陆月球，并顺利返回，但对火星的征服才是主要目标。

为实现人类登陆火星，MSR任务将是必要的先决条件，持续10年，并需要投入70亿至80亿美元的资金。欧洲将承担任务中约四分之一到三分之一的费用，并主要负责制造“取样火星车”。与此同时，美国将负责制造火星上升飞行器(MAV)，这是项目中最具破坏性且最困难的部分。在未来的设想中，2031年底，地球返回轨道器将释放样本容器，陨星般进入大气层。

当容器抵达地球附近时，直升机将钩住容器并安全落地，随后将容器送到P4实验室进行处理。此外，为了避免可能存在的火星尘埃与地球土壤接触，容器将经过严格的管理以确保不带来星际污染。欧洲科学家团队希望能够参与火星样本的分析，甚至呼吁在欧洲建造第二个实验室以加强结果的验证。此外，科学家们也希望在这些碎片中找到过去生命形式的化石遗迹，尽管火星在35亿年前可能存在液态水且有生命存在的可能性。最终，要实现在火星上迈出的“一小步”，支持MSR任务将是至关重要的。设计的“太空发射系统”（SLS）旨在将100吨重的物体送入低地轨道。计划通过三到五次SLS发射（每次费用约10到20亿美元）来在距地面200或400公里处组装被称为“火星转运车”的庞然大物。这个巨型飞船很可能由一个或多个核动力发动机驱动，比传统发动机更有效地提供推力。

除了交通工具的技术挑战，仍有许多其他问题需要解决，如如何减少宇航员在18个月时间内所需的“消耗品”（每人每天大约5公斤的水、氧气和食物）、如何应对长时间在封闭空间中的心理挑战，以及如何保护他们免受太空辐射的危害。此外，为了避免宇宙背景辐射对宇航员的影响，各航天机构可能需要与核工作者一样，要求宇航员签署免责书。

在宇航员抵达火星表面之前，他们将需要在火星轨道停留约500天，以等待火星和地球之间的合适位置。这将需要在火星轨道上建造一个小型空间站，类似围绕月球建造的“门户”空间站。只有在这之后，才能考虑将宇航员送上火星。需解决的问题如此繁多，使得前方的挑战仍然艰巨。测器飞行参数、大气环境和火星尘暴有重要意义，还能为未来火星探索、人类登陆以及资源开发提供关键支持。中国的“天问一号”任务实现了我国首次探测火星的飞行任务，并取得了重大突破。通过搭载的大气数据测量系统，中国成功获取了有关火星大气的珍贵科学数据，使得中国成为世界第二个近距测量火星大气数据的国家。

火星的大气在环境影响下变化较大，这使得火星大气探测领域充满挑战。火星大气与地球相比，稀薄且主要由二氧化碳和氮气组成，经常发生沙尘暴。因此，火星探测器需要经历稀薄、低声速的大气环境，挑战性很大。火星大气的这些特征对于深空探测器在进入火星阶段的温度、气压、气体成分等都提出了严格要求。

二氧化碳是火星大气的主要成分，为火星环境的重要特征之一。显著的变化。夏季二氧化碳升华后留下微量水汽，季节性风速高达400公里每小时，携带大量沙尘和水汽，并形成霜和大片云。2008年，美国国家航空航天局的“凤凰”号发现了火星地下冰，当地大气中的水分在夜间消失，而土壤中的水分则增加。

火星大气中存在微量甲烷，由美国国家航空航天局的团队于2003年首次发现。甲烷是不稳定的气体，因此其存在必定源自某种活动。火星每年释放约270吨甲烷，其中小行星只占0.8%。尽管地质活动也可能提供甲烷，但火星缺乏近期的火山活动，因此热液活动和微生物等被认为是更佳的来源。火星的甲烷分布不均匀，这表明其被释放后会迅速被破坏。

根据欧洲航天局的研究，火星上甲烷的分布不均匀，但与水汽分布相一致，这可能增加了生物来源的可能性。要确定甲烷来源，需要使用质谱仪分析碳同位素比例。2013年，“好奇”号并未探测到大气中存在甲烷的迹象，这使得火星存在生命的可能性降低。

各火星航天器都携带大气探测传感器，用于研究火星大气和气候。火星是太阳系中与地球最相似的行星，是最有可能存在生命和实现人类移民的星球之一。火星探测器对火星进行了详细探测研究，使火星研究取得了系统性进展。气研究重点将集中在大气逸散和水汽变化领域。火星大气的演化过程对于解答火星上是否存在生命以及人类移民火星的可能性至关重要。同时，研究火星大气和气候演变也有助于更好地理解地球大气和气候的变化趋势，并预测可能带来的影响。

此外，火星大气研究也关注大气温度、气溶胶和水汽的空间分布、时空变化以及它们之间的相互作用关系。水汽在火星大气中虽量很少，但变化显著，对气候循环有着重要作用，同时也是火星上是否存在生命的关键证据。对火星水汽循环机制的深入了解仍需要更多科学家进行研究。平均轨道半径约为1.5亿公里，而火星则更为遥远，其平均轨道半径为2.28亿公里，且轨道更为椭圆。当地球处于远日点，而火星处于近日点且两者与太阳在一条直线上时，二者之间的最短距离约为5460万公里。然而，考虑到此种情况并不经常发生，一般我们将地球与火星的最近距离计算为约7830万公里。由于地球与火星围绕太阳运行的速度不同，我们的一年为365天，而火星需要687天才能绕行一周。这种不同步导致地球与火星无法始终保持在最近距离，当两者与太阳对齐排列时，它们之间的直线距离可达4.01亿公里！

光速约为每秒299792千米，所以向火星发射的无线电信号最少需要187秒（约3分钟）才能抵达火星表面，而当它们之间距离最远时，则需时长1342秒（约22.4分钟）。目前的飞船无法达到光速，加之地球与火星围绕太阳的角速度不同，因此航行至火星不可能直线进行。我们需要在地球与火星之间较远的地方发射火箭，从而逐渐推进飞船靠近火星轨道，最终在预定位置与火星交汇，并被火星引力捕捉。这不仅需要精密的轨道计算，还需大量燃料和漫长的时间。

火星

地球与火星的相对位置和距离在不断变化。

飞往火星需耗时多久？根据美国宇航局戈达德太空飞行中心的估算，我们需要9个月的时间才能抵达那颗荒凉星球。这意味着不能在地球与火星最近时才发射，而需要提前9个月（每26个月才会出现一次的“发射窗口”），这段时间内地球绕太阳走了3/4的距离，而火星则走了大约1/3，飞船需航行约8亿公里！

在这长达9个月的太空旅程中，宇航员会面临哪些挑战？

太空旅行的挑战

虽然美国、欧洲和俄罗斯已向火星发射了多个探测器，但宇航员不同于机器，因此必须考虑人在太空中的生存和保障问题。这个复杂问题中，本文选取其中最主要的方面进行分析。

一、深空辐射

宇航员首要面临的挑战不是解决吃喝拉撒问题，而是致命的深空辐射。

深空中并非空旷无物，相反，在广袤无垠的宇宙空间中充满各种致命辐射，包括来自太阳表面的γ射线、x射线和强紫外线，以及来自银河系深处的各类强电磁辐射和高能粒子。银河系宇宙射线（GCRs）是被超新星爆炸等远距离和戏剧性事件加速到极高速度的超高能量粒子，主要由质子和原子核组成。GCRs可损害航天器的电子设备，这些高速粒子可破坏DNA分子，折断或破坏细胞繁殖所需的基因编码，进而导致癌症或其他疾病。

宇宙辐射对DNA的破坏

好奇号火星探测器在其253天的深空巡航中使用的设备显示，在这段旅行期间，宇航员可能会接收大约0.66西弗特的辐射。这一辐射量已经超出了可引发致命癌症的风险值，因为普通地球居民正常日常暴露于的辐射水平约为10微西弗（0.00001西弗特）。这只是单程旅行的考虑，尚未计算宇航员在火星上的外出活动及同样漫长的返回旅行。

地面和国际空间站为何安全？或许您会问，驻留在国际空间站的宇航员在太空中逗留几个月，并未听说他们患癌症！这是个好问题。

答案在于地球环绕的强大磁场。地球内部核心包含固态铁核和大规模液态铁海洋，由于地球核心自转速度与地幔旋转速度微弱差异，导致所谓的“地磁发电机”效应，使得地球周围广阔区域形成了强大磁场。

地球周围强大的磁场

和其他健康威胁。与“火星生存”实验不同，宇宙飞船的空间有限，宇航员们将被迫在狭小的飞船生活舱里度过长达9个月甚至更长时间，面对宇宙射线的威胁、狭小空间和未知前途的压力，他们的心理和意志都将遭受考验。

长期处于微重力环境下对宇航员的身体机能也会带来负面影响。NASA的研究表明，30%的宇航员在返回地面后出现视力下降等问题，这主要归因于头骨内部压力增加导致的永久性眼部伤害。低轨道飞行和深空旅行是两个完全不同的概念，后者面临着更多待解决的问题。

在深空旅行中，宇航员需携带至少两年的食物和足够的淡水，缺乏洗浴条件和空间循环的限制使得飞船内部环境难以维持，且无法迅速返回地面。太空种植存在成本高昂和空间利用低效的问题，较量之下带更多食物更为切实可行。

火星作为一个与地球迥异的星球，没有适宜生存的基本条件，人类到达火星后如何生存成为首要问题。2030年美国的登陆火星计划困难重重，除了技术挑战，还有一系列关乎宇航员生存的问题需要解决。深空探索的艰巨性使得机器在当前阶段更适合进行火星等深空环境的探索。现。科学是严肃的工作，不能有半点激进和马虎，否则将付出沉重的代价。