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帖子主题:登陆火星!中国这次成了美国人的救世主

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登陆火星!中国这次成了美国人的救世主

《火星救援》的上映在全球又掀起了一股火星热,剧中的美国宇航员马克演绎了一段极具真实性的火星囧途之旅。

马克飞跃5500万公里的宇宙空间来到火星,却被遗弃在这颗孤寂的星球上,成了唯一的主宰!

登陆火星!中国这次成了美国人的救世主

图为《火星救援》中宇航员马克在火星上漫步

反观现实,人类究竟要怎样才能跨越星际鸿沟实现“载人登火”这一千年夙愿呢?

和中国的“嫦娥探月”工程一样,登陆火星也需要实现“绕落回”三大步骤。

“绕”说白了就是要突破抵达火星轨道的工程难题。

首先要造出足够大的火箭,进而将重达数百吨的星际飞船送入火星轨道。

要实现这一目标我们得先来看看,人类现在有哪几款超级火箭可供使用。

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美国土星五号重型火箭

宇航员马克此时距离地球有5500多万公里,是地月距离的144倍。

美国人曾经的土星五号火箭是人类目前唯一能想到的巨型火箭。

但此时,它躺在了博物馆里。

目前世界上现役最大推力火箭是中国的长征5号B型运载火箭(注意是现役),它可以将重达25吨的有效载荷送往太空轨道。

然而这对于重达数百吨的火星飞船来说依然是杯水车薪。

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目前人类现役最大推力火箭是中国的长征五号

美国航天界近些年一直在感慨中国航天事业的蒸蒸日上,甚至不时有声音哀怨,如果美国再不与中国航天合作,继续故步自封,总有一天会被中国所超越。

然而事实也正是如此,即将首飞的中国长征5号B型火箭会暂时性成为世界现役最强运力火箭。

虽然只是一个暂时,但这会是一个龟兔赛跑的转折点。

美国航天界感叹:

我们不羡慕你们中国有多少新火箭,我们最羡慕的是,你们的团队都非常年轻!这就是生力军!

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年轻的中国航天人

在影片《火星救援》中,美国航天界的表现与上世纪拒绝中国参与国际空间站建设的傲慢姿态大相径庭,转而向中国航天局求助。

中国本着人道主义精神,使用最新型的“太阳神”号火箭运送了最关键的救援物资。

中国人在这里成了美国宇航员马克得以从火星返回地球的救世主。

高大上的美国就没有重型火箭吗?

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影片中插入了美国NASA向中国航天部门求助的桥段

有!

新一代“SLS”重型火箭正处于研发状态,它具有将140吨有效载荷送入轨道的能力,完虐其前辈“土星五号”。

然而“SLS”火箭高达350亿美元的研发费用却让很多航天大国望而却步。

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一个国家进入太空能力的高低是衡量太空实力的硬指标,也是航天竞争的基础门槛。

中国航天部门也早已开始筹划中国的巨型火箭。

除了即将首飞的长征5号B型运载火箭,中国航天还有一款即将上马的“长征9号”巨型火箭。

长征9号火箭具备与美国SLS相近的运载能力。

中国航天长征系列火箭图谱,最右边的是中国新一代巨型火箭“长征九号”,它与美国的SLS巨型火箭、土星五号火箭都属于同一类型。

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除了火箭,飞船本身的研发也是一个重大难点,火星之旅有足足长达520天的漫长行程,长期的太空失重环境会导致航天员的骨骼松弛,近而诱发一系列的病症,这将极大影响载人登火计划的成功执行。

研发具有人造重力的太空舱也将是重中之重。

《火星救援》里的阿瑞斯号飞船圆环状的旋转体就是人造重力舱。

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《火星救援》中哈美斯号星际飞船的人造重力舱

登陆火星的载人飞船要具备长距离、长航时飞行能力,同时还要满足4到6名航天员的吃喝拉撒睡,完事后还要从火星再次点火起飞返回地球,毕竟咱玩的也不是单程旅游。

同时飞船舱壁还有有足够的保护措施防止深空宇宙的射线辐射,以及微小流星体的撞击。

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图为在中国天宫一号航天器内运动的中国首位女航天员刘洋

在登陆火星将近一年半的旅程中航天员需要适应长时间的太空失重环境,保持人体机能是需要克服的医学难题。

中国将于2020年建成首个长期驻留近地轨道的永久型空间站。

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中国空间站构型图

届时,中国航天员的长期轨道驻留能力也将与国际先进水准同步。

空间站首个核心舱将于2017年左右发射升空。

这对于需要长途飞行的火星登陆项目也是一个经验积累。

“绕落回”中的“落”又该如何实现?

火星不同于月球的低引力场环境,着陆月球可以用反推火箭减速着陆,因为引力弱所以相对耗费的燃料少,而火星则不同,由于引力与地球相近,如果用反推火箭着陆则要耗费巨量的燃料,意味着火箭要尽可能的大。

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图为嫦娥三号反推火箭点火着陆月球表面

在人类历次无人登火探测活动里,除了反推火箭的硬着陆,还创新开发了另外两种新的着陆方式,分别是吊篮式反推火箭着陆和气囊式缓冲着陆两种方式。

不过这两种方式只适合小型载荷飞行器的着陆,如果是载人着陆,考虑到返回过程需要庞大的上升级火箭,所以还得是常规的反推火箭着陆。

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《火星救援》影片大量场景运用了真实的火星照片,甚至可以说《火星救援》就是人类“载人登火”的实兵演练!

演练啥呢?当然是最要命的问题:万一回不来咋办?逗逼的宇航员马克天生是一个生物学家,于是他开始育苗、垦荒、种地……这是要扎根火星的节奏……

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左下角为2011年登陆火星的勇气号火星车

马克之所以能够在那里扎根,“火星基地”是关键。火星总体来说不像月球,好歹还是类似地球有引力有二氧化碳,有一些先天条件可以利用并加以改造。

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火星基地

电磁信号会随着距离的延长而持续衰减。地球距离火星的距离让大多数射电望远镜都有心无力,而且地火通信距离的超远行程导致信号传输难以实现实时性,对飞船操控的智能性也提出了更高的要求。

想要克服通信难题,可以通过全球射电望远镜的组网测控来解决。

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中国天眼

中国贵州目前正在加紧施工一款口径达到500米的世界最大单口径射电望远镜FAST工程,这一工程被外界誉为“人类天眼”。

有了天眼的加盟,中国航天对世界整体深空探测事业将有极大的贡献。

登火飞船总质量预计将高达上千吨,即使是发射巨型火箭,也要进行至少8次发射才能在近地轨道组装出一台登火星际飞船。如今的世界已不像冷战时期的美苏太空争霸,寻求国际合作进行深空探索是人类继续推进航天大业的必由之路。

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图为《火星救援》里的阿瑞斯号星际飞船

看得出来电影的剧情架构非常真实,这艘飞船的设计结构与正在地球轨道上运行的国际空间站非常相似,都属于衍架型航天器。

如果到2030年中美两国都同时完成了巨型火箭的研发任务,两国若采取合作模式,那么人类登陆火星就是可期的愿景!

美国可以拿出自身载人登月的工程经验,中国则拥有雄厚的资金和技术支持。

再拉上一批有实力的航天大国搞一场人类“载人登火”工程的大协作。

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阿波罗登月

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嫦娥工程的实施为中国航天积累了地外星球登陆的工程经验

2016年中国还将用长征5号系列火箭发射后续嫦娥系列探测器,届时我们将落实“绕落回”三步走战略,实现从月球采样返回地球的目标。

与此同时,中国也适时启动了火星探测计划,预计明年将发射首颗火星轨道卫星。2023年中国将实现火星采样返回。

在人类数十次对火星的探测活动中,美国人拥有绝对的工程经验优势。而中国也拥有大型航天工程积累的经验,相比俄罗斯中国则更有经验。

《火星救援》里为什么美国人不找俄罗斯帮忙?因为众所周知的原因,俄罗斯探测火星的成功概率为零,一直在失败从未被超越……

美国国家航天局(NASA)这次是下了血本地为《火星救援》站台,可谓是要钱给钱要人给人。其实,这也只是一种为了拿到经费的政治造势。反观中国则要务实许多,有条不紊地推进着中国的航天战略项目,在实现载人航天工程和嫦娥工程以及大推力运载火箭后,中国将事实上具备载人登月登火能力。

火星上的莹莹之火一直是人类赖以憧憬的美好象征,宇航员马克来到火星的孤独与凄凉是人类心灵深处最孤寂的守望,每个民族都需要一些仰望星空的人。美国人是如此,我们更是如此。只有充满希望,才能不断地披荆斩棘来成就我们每个人的梦想。

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每个民族都需要有仰望星空的那些人!红色星球在不远的将来也一定会有中国人足迹的出现!

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      2015/12/15 9:28:27

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