目前阻碍人类登陆火星的最大难题是什么?

5月12日消息,美国行星科学家最新研究发现,火星上可能仍存在火山活动。

目前阻碍载人登陆火星的最大难题是没有钱,太空和火星表面的恶劣环境条件排名第二。
人类身体的脆弱性对这两件事都有很大的贡献:发射无人载具上去确实很贵,但比起送个人和维持人生命的设备与物资来就简直是不要钱。
前往火星的单程旅行中人体受到的辐射量逼近安全限度。给航天器额外的辐射屏蔽?那得加钱,加很多。目前将1千克物资送到火星轨道需要约4.5万美元,降落的难度还会随载荷规模增加而提升,进而要求更多的研发资金。
如果你要将宇航员送上火星再在短时间内返回地球,需要发射数倍的质量来提供返程的燃料。如果你要宇航员在火星上生活一段时间、自行产出甲烷之类给航天器装填返回地球用的燃料,或者让宇航员建设火星基地,那就要长时间面对火星环境和人类脆弱的身体。
火星地表的重力大约是地球的37.5%,长期生活在这样的低重力环境会造成不可抵御的伤害,还可能破坏人的生殖能力。火星地表强烈的辐射对人是致命的。生活在火星地下或建设具有辐射屏蔽作用的厚重基地可以减缓辐射的损害,但随着在火星上生活的时间延长,癌症发病率将出现几何级数上升。火星古代火山活动留下的熔岩管由于低重力而有地球上熔岩管的十倍宽,有科学家打算让宇航员住到那里面去,但那是需要你手动通风的复杂盲管,里面全是火山岩,住进去就像穿越回了200万年前。
人类是否可以在火星上完成繁衍目前是一个开放性问题。火星的强辐射对人类胚胎没有任何好处。虽然精子可以运动,但由于低重力,发育中的胚胎在子宫里的位置将偏高,可能对孕妇的横膈膜产生压迫、引发呼吸困难。低重力环境也可导致妊娠阶段异常,出现大量早产。不过,如果你有资金多送物资过去,我们可以用自转环状构造模拟地球重力。
在可预见的未来,所谓火星基地里的人们不得不一直生活在采用人工光源的地下设施或厚重掩体里,整月不见天日,最大限度控制外出时间。长期生活在封闭环境将导致其它健康问题:精神沮丧,视力减退,高血压,缺乏外界刺激引起的反应迟钝和注意力涣散。当然,我们也可以把宇航员活动空间造得巨大并配备多样化的娱乐设施,那么施工计划的设计安排、工程机械、给它们供能的核电池与大量太阳能板、清理灰土用的工具等等以及它们的运费,请。
此外,火星基地和空间站一样缺乏微生物多样性,对维持人体微生物菌落平衡也有害。从地球上大量搬运土壤?每千克的运费,请。
马斯克多次声称SpaceX Starship的运营成本最终会降到只有燃料费和维护费,就像客机一样,以便进行成规模的火星移民。在这种情况下,将1千克物资送到火星轨道需要约100美元。这中间横着巨大的技术鸿沟,SpaceX在一点点填。但是,如果你有450倍于SpaceX的预算注入,用现在的火箭就可以办到他许诺的那些事情……这就是钱的问题了。
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第1个回答  2021-06-07
当航天器处于近地轨道时,将以每90分钟一圈的速度环绕地球,在一半时间里经历着酷热,而另一半时间又感受着寒冷。这种冷热交替会引起火箭燃料氢和氧的蒸发。危险的是,若不能定期通风,这些物质还很容易爆炸。虽然几十年前年前我们就已将人类和航天探测器送入太空,但制作飞向火星的载人飞船仍然艰难。现有的火箭无法携带如此重的大型航天器、宇航员、所有供给和燃料,挣脱引力离开地球表面。最有可能的情况是,火箭通过数次飞行,将供给和飞行器部件散放在低地轨道,而宇航员一点一点“拾取”它们组装成新的飞行器,最终到达火星。目前,太空中最大的人造设备是国际空间站,其总重量约4500吨,需要31架飞船完成运载。据美国航空航天局计算,一架能带人类往返火星的飞行器会比空间站小,大概重1250吨。稀薄的火星大气层使降落伞不能迅速打开,为了宇航员的安全,工程师希望增大航天器体积,以便其着陆速度降下来。但实际情况是,火星大气层仅支持某种特定类型的火箭。因此,想在火星大规模降落物体,还需要科学家发明新技术。
第2个回答  2021-06-07
想要将4名宇航员送上火星后再返回首先就需要在低地球轨道上组装多个硬件和燃料的有效载荷,而要发射这些荷载到轨道需要战胜五号发射13次(战神五号比土星五号推力更强,土星五号曾用于载人登月,而整个载人登月阿波罗计划过程中,土星五号的发射次数才不过13次)。


不仅如此,一些精密的设备,燃料,补给和4名宇航员进入地球轨道还需要4次普通发射。

做好了这些准备工作,才能够出发,但这远远没有结束,到达火星后,部分仪器(包括一艘能够带一名宇航员返回火星轨道的精巧返回舱)会降落到火星地表,一位宇航员火星登陆,另外三位宇航员作为后勤人员在火星轨道上等待。最后,完成任务的宇航员丢掉所有不用的仪器,利用返回舱返回火星轨道上的大本营。


这些成本以现在世界的生产力,在和平时期几乎是没有任何国家能够一口气拿出来的,否则整个国家都要倒退。

现在的火星探测只能是无人单程,但是随着科技的进步,未来火星登陆一定会实现。
第3个回答  2021-06-07
头号难题是国会和总统,从阿波罗时代甚至更早美俄就有各种载人火星任务方案了。很多技术问题有钱就可以绕过,例如液氧、液氢、液态甲烷在太空长期低温储存问题可以改用常温储存的自燃推进剂(毒发)甚至固体燃料火箭来解决,只不过比冲低。火箭载荷不够在太空组装堆砌,可以建空间站作为物流中心、汇合点,利用空间站的长桁架挂着固定发射上天的飞船组件而不是放任乱飘、用长机械臂协助组装而不是自主对接组装。然后就像坎星玩家那样喜闻乐见堆罐子了,25吨LEO载荷的火箭就能慢慢发。
途中的补给问题消耗最大的是水,不过水循环处理技术已经很成熟了,氧气的话国际空间站也成功种菜种小麦过还有藻类生物反应器(可以养小球藻之类的)等,能减缓氧和食物消耗。其他补给多带就是了,包括容易出故障的耗材(从高级过滤网、半透膜到机器零备件等)、各种药物等,活性炭的重新活化复原也不难用蒸汽处理就行。
为了防设备故障可以多备份,还有两艘以上飞船一起出发可以互相照应、团队里加专业技师、飞船上装迷你机床、3D打印机、迷你熔炉(空间站上成功搞过冶金实验)等制造零备件。
微重力导致的健康和生活不便问题也好办,两艘飞船进入霍曼转移轨道后互相靠近用绳索连接然后像流星锤一样旋转就行,你想要多大都行反正绳索可以加长到好几百米来大旋转半径避免转速高而晕眩,抵达火星准备减速时停止旋转再分开。
辐射防护问题有钱就好堆防护了,可以拿备用补给和送到火星地表的货物兼顾额外屏蔽,NASA也在研究给宇航员穿防辐射马甲,就像医院放射科穿的铅防护服一样、飞船设立太阳风暴避难所等等。着陆问题的话有钱就能尽可能的用火箭发动机暴力减速 ,毒发、固体火箭都行,起飞也是。尽情浪。
火星地表居住的防护问题也好办,不用找熔岩管钻地洞。带上遥控电动挖掘机、推土机等工程机械给组合对接后的居住舱上堆土或者垒沙袋就行堆个两米厚,就像建造野战工事掩体一样。外部施工还可以带轮式机器人,上半身类似人类,通过VR和动作捕捉服来遥控。这些机械可以自带RTG(核电池,反正有钱)就不需要充电、夜晚照样能工作。
电力问题光伏发电+大容量电池组+迷你核反应堆,蒙尘问题可以给光伏板装上类似汽车雨刷的除尘刷就行。食物问题前面也提过了,水栽种菜种小麦、生物反应器养小球藻。废物处理问题也有很多成熟解决方案,从生物处理堆肥到超临界二氧化碳、湿法氧化等。其他沙尘危害可以开发火星优化型真空吸尘器,绝对有商家愿意倒贴钱研制竞标、免费送,毕竟那是很好的广告,在出舱活动回来后用高科技吸尘器把宇航员和舱门密封圈等都吸干净还能清理其他设备。
至于火星地表的低重力,每人每天强制一定锻炼量就行 ,同时多带相关营养补充剂、药物。还有配备专门医生搞个小医院服务火星科考基地确保人命安全。火星救援那种窘境是不可能存在的。火星气压低风没那么猛,加上基地完善多插几个舱、多几辆火星车、多几个专业人员(特别是会修设备和人体的)、多几部远程通信设备、多运物资储备等等,所以别怕放心的科考吧,火星的科考价值绝对比南极高无数倍。
火星的低温,因为火星大气稀薄气压为地球的0.7%左右,热对流传热低得多。所以实际上火星的保温隔热需求比南极低得多,甚至不会比西伯利亚高。
不过问题来了,离家远、任务时间长情绪可能不稳定例如担心被绿啥的,那让配偶一起去吧,经过训练包括职业培训后一起去火星基地,可以负责种菜、下厨、内务啥的科考站日常运作,让队员可以专心科考和搞基地建设。随着基地的壮大人员的增长、不停的运来更多新设备,慢慢的从科考站变成小城镇,设立政府、警察局、开矿、建厂等开始开发定居火星了,毕竟人多了杂了管理和服务、产业也要跟上。最终成为人类开发火星的桥头堡,以此为依托扩张,像藤一样蔓延。
为了更好的筹集资金提供使用率,火星科考站可以国际合作+商业化像国际空间站一样。有实力的国家可有自己的居住舱、实验室等模块,共享科考站、火星镇的服务。还有可以引入商业化给企业在火星做实验、打广告,负担不起居住舱实验室的国家和企业可以租借买实验服务。
南极麦克默多科考站居民超过1000人
只要钱给够(阿波罗那种重视程度),10年内在火星建个科考站没太大问题。问题是钱不够,于是得降低去的成本,就像90年代的大哥大手机几万一部是土豪的身份象征,大众消费不起,技术成熟了手机又强又便宜大众才用得起才能普及。能用钱解决的只能叫问题不能叫难题,像是决赛里如何让英国队战胜中国队才是真正的难题,用钱解决不了。
第4个回答  2021-06-07
有这么几个问题,第一个呢,就是火星上面大气压比较小,是地球上的1%,如果人再这么小的压强下,可能人就会胀开,所以说,如果人类要登陆火星的话,必须要穿特制的宇航服来控制压强,其次的话就是,由于火星距离太阳比较远,所以说火星的温度很低,最低温度是零下133度,最高温度只有27度,还有一点很重要的,就是火星上面,磁场很微弱,所以指南针之类的是没有用的,没有了磁场的保护,作为太阳高能粒子的太阳风,对火星的表面进行侵蚀,从而使得火星上的辐射比地球上高很多,辐射量甚至是国际空间站的2.5倍,所以对于宇航员的服装要求更高
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