登上火星为什么不能返回地球
登上火星为什么不能返回地球的答案是:火星的重力更大;火星上有稀薄的空气;火星距离地球更加遥远;火箭的功率有限;途中的物质消耗
众所周知,火星是地球的邻居,它的各项指标也与地球相似,因此科学家认为,火星上可能存在着生命。1962年,前苏联发射了“火星一号”探测器,遗憾的是,它在距离地球1亿公里的时候就失去了联系。尽管这次任务失败了,但它被普遍认为是火星探测的开端。
月球的重力只有地球的1/6左右,而火星的重力是月球的两倍。这意味着在月球上是10牛顿的物体放在火星表面就是20牛顿了。同样的质量,返回时,火星上需要的推力却要增加数倍。
月球表面是接近真空的状态,飞船起降不用考虑空气阻力的存在,而火星表面稀薄的空气却会让加速变得困难,速度越大,空气阻力越大。根据相关的数据,科学家们对月球返回成本和火星返回成本进行了对比分析。
从月球发射1kg物质到达地球,需要在地球上提前携带632kg的物质作为准备。而多携带632kg就意味着起飞时又要带更多的燃料。这个成本实在是让人绝望,全世界最富有的美国都不敢多玩。而这个在火星上进行这个操作,成本会立刻增加10倍。没有任何国家能这么玩。
有人想了一个“聪明”的办法,在火星建立燃料库,利用火星资源建造发射基地。但是要知道这有一个前提,前期的工业设备需要在地球上生产后带到火星上。但是这更加科幻了,将火星上的资源转化为航天用途所付出的成本无异于重建人类工业史,这完全是现阶段的人类不敢想的事。这个想法虽然很好,但是这远远超出了人类的能力。
我们知道地球和月球之间的距离约为38万公里,而火星在近地点时与地球的距离都超过5500万公里,远地点更是超过4亿公里,这还是直线距离。
实际路程更是遥远,以阿波罗计划为例,去一次月球大概是3天。而根据霍曼转移轨道原理,如果没有极高的速度,从地球到火星的最短路径实际上是5.93亿公里,即比月球旅行长了1543倍。所以每次去火星时在路上都要花上大半年,比如好奇号登陆火星就用了接近9个月(2011-11-26~2012-8-6)。
发射的时候,我们需要大量的燃料才能进行加速,直到超过第一宇宙速度才可以脱离地球的引力约束,这个过程中我们需要携带一台巨大的发动机和足够多的燃料。但是在到达火星后,我们进入火星地表需要减速。由于大气稀薄,常规的减速手段几乎没啥用,我们只能通过发动机反向喷射才能够减速,而这几乎需要与起飞加速过程等量的燃料。
科学家在研究一种新的推进方式,比如可以让飞船拥有核引擎或者使用电磁推动,更科幻的是直接建造轨道工厂,在太空中建造飞船,但是我们现在还远远做不到。
按照现有的速度去火星,我们需要大概8-9个月,可以参考好奇号。载人登陆和好奇号不一样,好奇号不需要吃喝拉撒,而人类需要。如今我们还没有冷藏技术,能够让人类进入休眠状态,这意味着路上的8个月中,人要一直醒着,一直消耗物质。再加上维持人体生命的各种保障系统,这会让飞船的荷载变得更大。
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