两年等一回 原定2009年秋季升空的我国首个火星探测器“萤火一号”，由于种种非技术原因，不得不将发射时间推迟至2011年，为什么一推迟就是两年呢?这是因为火星每隔15～17年才有机会位于距地球最近的位置，相距约5600万千米：每隔26个月才会位于距地球较近的位置，相距约一亿千米；这是火星探测的“发射窗口”，选择此时发射，探测器消耗的燃料相对较少。 我国古代称火星为“萤惑”，我们的第一个火星探测器的名字“萤火一号”由此而来。“萤火一号”重110公斤，体积不足1立方米，共携带包括两台摄像机在内的8件仪器，在飞往火星途中“萤火一号”将遭遇7次“长火影”，即火星运行至探测器与太阳之问，完全遮住了太阳光：这零下200℃的“冰冷黑夜”最长将持续8.8小时，此时，依靠太阳能供电的探测器不得不进入休眠状态，直到“重见天日”时再将仪器加电唤醒。这是“萤火一号”将经受的重大考验之一。此外，火星距地球近则五六千万千米，远则4亿多千米；在那里，探测器与地面测控站往返一次“对话”需时44分钟。因此，在大多数情况下“萤火一号”必须“自己管理自己”：这对探测器的自控能力提出了极大挑战。好在它已经准备好了。 根据中俄两国联合火星探测协议，“萤火一号”将由俄罗斯的运载火箭发射升空，并和俄岁斯的“福布斯”探测器在奔向火星途中共同飞行10～11个月，然后“手牵手”进入火星轨道：在绕火星飞行3圈后，两位亲密伙伴将分道扬镳：“福布斯”寻机登陆火星的卫星“火卫一”，钻取“火卫一”的土壤样品后再返回地球：“萤火一号”则将留在绕火星运行的轨道上进行科学探测，并传回相关数据，完成使命后的它，将永远留在浩瀚的太空。 成也火箭败也火箭 运载火箭是探测器进入太空、飞往其他星球的重要工具。40多年前。美国实施“阿波罗”登月工程时，其使用的“土星5号”运载火箭，近地轨道的最大推力可达120吨。正是这种大推力运载火箭保证了美国人登月的成功。而苏联之所以在和美国的登月竞赛中败下阵来，其主要原因就是重型运载火箭研制的失败：尽管俄罗斯现在仍是除了美国之外世界上另外一个有能力研制重型运载火箭的国家。 探测火星，首先要解决研制重型运载火箭这一难题。发射“嫦娥一号”，火箭的速度只需达到每秒10.9千米，而要让“萤火一号”挣脱地球引力的束缚飞向火星，火箭的速度必须达到每秒11.2千米。虽然，我国的“长征5号”运载火箭近地轨道的最大推力可达25吨，能满足我们建造自己的空间站、发射月球着陆器的需要，但如果我们要发射更大的探测器，要建立无人月球基地和实现载人登月，要自己主探测火星，甚至在2050年实施登陆火星的计划，就必须研制推力更大、成本更低、性能更安全可靠的重型运载火箭。它们的长度将达到100米级，直径可达5米甚至9米，火箭起飞重量达到4000吨级，起飞推力达到5000吨级，近地轨道运载能力超过130吨。显然，铁路是无法运输如此庞然大物的，因此它们都将通过海运，到新建的海南发射场发射升空。 相隔3.5亿千米的遥控 火星探测素以难度大、失败率高而著称。据统计，40多年来世界各同实施的30多次火星探测中，有三分之二以失败告终。因此，在航天界，火星素有“航天器坟墓”之称。以美国的“勇气”号探测器在火星的预定区域成功着落为例，其难度就好比从法国巴黎把一只高尔夫球一杆打进位于日本东京的球洞一样，任务极其艰巨，对控制的精确程度的要求非常高，一阵强风或一块尖锐的小石头都有可能让耗资巨大的探测计划付之东流。因此，对相隔3.5亿千米的火星探测器实现精密测、定轨和数据传输，是探测火星的另一个必须解决的难题。 2010年12月8日，日本的一个金星探测器在即将进入预定的绕金星运行的轨道时，由于引擎反向喷射时间不够长，而未能抵达正确的轨道位置，并被太阳引力捕获，朝着一条绕太阳的轨道飞去，从-而导致这一被科学家寄予厚望的金星探测计划遭遇重大挫折。由此可见对探测器实施精密测、定轨有多么重要，又有多么困难。在此之前，也是由日本启动的一项火星探测计划，由于包括精密测、定轨在内的种种技术故障的困扰而不得不宣布放弃。 捕获火星探测器的信号，对实现精密测、定轨极为重要。没有信号，就无法判断探测器是否正确进入轨道，更无法对探测器的飞行作出控制、调整。对地面控制人员来说，一旦捕获来自探测器的信号，就像母亲听到新生婴儿落地的哭声一样激动人心。但在茫茫太空，探测器发出的信号十分微弱，捕获它并与之“对话”真是太不容易了。为此，必须建立我们自己的深空探测网，提高对探测器的跟踪、通信能力。但目前，中国还没有建立起像美国那样覆盖全球的深空探测网，仅靠我们自己国土上现有的探测网和少量的探测船是不够的。因此，开展有效的国际合作是解决暂时困难的一条捷径。 去火星的“单程票” 其实，火星探测之所以失败居多，是因为人类对它尝试最多。你可能会问，既然登陆火星的征程困难重重，人类为何依然“痴心不改”?原因很简单：火星实在令人类着迷。 火星太像我们居住的地球了。地球上的一天是23小时56分，火星是24小时37分，两者有几乎相同的昼夜。地球公转的轨道面与赤道面的夹角是23度27分，火星是25度11分；两者有几乎相同的四季更迭。如果人类未来的出路，果真如著名的英国科学家斯蒂芬・霍金指出的，是向外星球移民，那火星无疑是第二个人类家园的首选。 眼下，从官方到民间，派宇航员登陆火星的计划和呼声不绝于耳。俄罗斯正在进行为期500天的“火星500”实验，在除了没有失重的逼真条件下模拟往返、登陆火星的全过程。美国则计划于2030年实现人类登陆火星，而且，对被选派的宇航员来说，这将是一张去火星的“单程票”，也就是说他们将有去无回永远定居火星。尽管如此，仍有不少人跃跃欲试。你有没有想过也去萧洒走一回? 一旦失去地球的保护 人类登陆火星的重大障碍之一，是来自银河系和宇宙深处的放射线辐射。这些肉眼看不见的放射线是如雨点般的加速质子和原子核，它们从各个方向遍布整个太阳系。当它们穿过活着的细胞体时，会切断DNA分子并逐渐形成癌细胞。地球的磁场和大气层能保护我们免受它们的伤害，同时也能够为国际空间站上的宇航员提供一定程度的保护。而当年登上月球的美国宇航员之所以如今仍健在，是由于月球自身阻挡了一半的人射射线，更由于月球距离地球非常近，因此宇航员受放射线辐射的危险相对较小。但火星之旅就完全不同了，宇航员将在长达10～11个月的时间内，暴露在更强的宇宙射线中。依据评估的最糟糕情况，在脱离地球磁场范围后，即使待在铝板近4厘米厚的宇宙飞船中，宇航员至多只能生存200天。但往返火星之旅有可能耗时750天之多，是宇航员所能承受的生命极限的近4倍。 解决这一难题的一种可行的技术方案，是制造一种能保护宇航员免受宇宙射线伤害的等离子泡沫，而且用这种泡沫材料包裹整个飞船，并不会增加飞船的整体重量。只是该技术目前仍在研制的初期阶段。 移民火星谈何容易 目前的火星并不适宜人类居住。其表面异常寒冷，温度通常在一140℃～60℃之间。为此，科学家设想在火星轨道上设置300个用反光材料制成的气球，并把它们组成一面长、宽各1500米的“超级镜子”，把太阳光反射到火星表面一块大约1平方千米区域，使该区域内的气温上升到20℃。这样做既可为“火星人”供暖，又可通过太阳能电池板为“火星人”供电，还可融化火星表面的冰粒为“火星人”供水。但接着要做的事更多：要增加火星的大气浓度，改变大气组份，使“火星人”也能在蔚蓝的天空下自由呼吸；要建立火星表面生态环境，使之适宜人类居住：要建立火星农牧业，解决粮食自给；还要建立能源和原材料工业，以建设人类的新家园。然而，完成这些任务则需要几百甚至上千年。
两年等一回 原定2009年秋季升空的我国首个火星探测器“萤火一号”，由于种种非技术原因，不得不将发射时间推迟至2011年，为什么一推迟就是两年呢?这是因为火星每隔15～17年才有机会位于距地球最近的位置，相距约5600万千米：每隔26个月才会位于距地球较近的位置，相距约一亿千米；这是火星探测的“发射窗口”，选择此时发射，探测器消耗的燃料相对较少。 我国古代称火星为“萤惑”，我们的第一个火星探测器的名字“萤火一号”由此而来。“萤火一号”重110公斤，体积不足1立方米，共携带包括两台摄像机在内的8件仪器，在飞往火星途中“萤火一号”将遭遇7次“长火影”，即火星运行至探测器与太阳之问，完全遮住了太阳光：这零下200℃的“冰冷黑夜”最长将持续8.8小时，此时，依靠太阳能供电的探测器不得不进入休眠状态，直到“重见天日”时再将仪器加电唤醒。这是“萤火一号”将经受的重大考验之一。此外，火星距地球近则五六千万千米，远则4亿多千米；在那里，探测器与地面测控站往返一次“对话”需时44分钟。因此，在大多数情况下“萤火一号”必须“自己管理自己”：这对探测器的自控能力提出了极大挑战。好在它已经准备好了。 根据中俄两国联合火星探测协议，“萤火一号”将由俄罗斯的运载火箭发射升空，并和俄岁斯的“福布斯”探测器在奔向火星途中共同飞行10～11个月，然后“手牵手”进入火星轨道：在绕火星飞行3圈后，两位亲密伙伴将分道扬镳：“福布斯”寻机登陆火星的卫星“火卫一”，钻取“火卫一”的土壤样品后再返回地球：“萤火一号”则将留在绕火星运行的轨道上进行科学探测，并传回相关数据，完成使命后的它，将永远留在浩瀚的太空。 成也火箭败也火箭 运载火箭是探测器进入太空、飞往其他星球的重要工具。40多年前。美国实施“阿波罗”登月工程时，其使用的“土星5号”运载火箭，近地轨道的最大推力可达120吨。正是这种大推力运载火箭保证了美国人登月的成功。而苏联之所以在和美国的登月竞赛中败下阵来，其主要原因就是重型运载火箭研制的失败：尽管俄罗斯现在仍是除了美国之外世界上另外一个有能力研制重型运载火箭的国家。 探测火星，首先要解决研制重型运载火箭这一难题。发射“嫦娥一号”，火箭的速度只需达到每秒10.9千米，而要让“萤火一号”挣脱地球引力的束缚飞向火星，火箭的速度必须达到每秒11.2千米。虽然，我国的“长征5号”运载火箭近地轨道的最大推力可达25吨，能满足我们建造自己的空间站、发射月球着陆器的需要，但如果我们要发射更大的探测器，要建立无人月球基地和实现载人登月，要自己主探测火星，甚至在2050年实施登陆火星的计划，就必须研制推力更大、成本更低、性能更安全可靠的重型运载火箭。它们的长度将达到100米级，直径可达5米甚至9米，火箭起飞重量达到4000吨级，起飞推力达到5000吨级，近地轨道运载能力超过130吨。显然，铁路是无法运输如此庞然大物的，因此它们都将通过海运，到新建的海南发射场发射升空。 相隔3.5亿千米的遥控 火星探测素以难度大、失败率高而著称。据统计，40多年来世界各同实施的30多次火星探测中，有三分之二以失败告终。因此，在航天界，火星素有“航天器坟墓”之称。以美国的“勇气”号探测器在火星的预定区域成功着落为例，其难度就好比从法国巴黎把一只高尔夫球一杆打进位于日本东京的球洞一样，任务极其艰巨，对控制的精确程度的要求非常高，一阵强风或一块尖锐的小石头都有可能让耗资巨大的探测计划付之东流。因此，对相隔3.5亿千米的火星探测器实现精密测、定轨和数据传输，是探测火星的另一个必须解决的难题。 2010年12月8日，日本的一个金星探测器在即将进入预定的绕金星运行的轨道时，由于引擎反向喷射时间不够长，而未能抵达正确的轨道位置，并被太阳引力捕获，朝着一条绕太阳的轨道飞去，从-而导致这一被科学家寄予厚望的金星探测计划遭遇重大挫折。由此可见对探测器实施精密测、定轨有多么重要，又有多么困难。在此之前，也是由日本启动的一项火星探测计划，由于包括精密测、定轨在内的种种技术故障的困扰而不得不宣布放弃。 捕获火星探测器的信号，对实现精密测、定轨极为重要。没有信号，就无法判断探测器是否正确进入轨道，更无法对探测器的飞行作出控制、调整。对地面控制人员来说，一旦捕获来自探测器的信号，就像母亲听到新生婴儿落地的哭声一样激动人心。但在茫茫太空，探测器发出的信号十分微弱，捕获它并与之“对话”真是太不容易了。为此，必须建立我们自己的深空探测网，提高对探测器的跟踪、通信能力。但目前，中国还没有建立起像美国那样覆盖全球的深空探测网，仅靠我们自己国土上现有的探测网和少量的探测船是不够的。因此，开展有效的国际合作是解决暂时困难的一条捷径。 去火星的“单程票” 其实，火星探测之所以失败居多，是因为人类对它尝试最多。你可能会问，既然登陆火星的征程困难重重，人类为何依然“痴心不改”?原因很简单：火星实在令人类着迷。 火星太像我们居住的地球了。地球上的一天是23小时56分，火星是24小时37分，两者有几乎相同的昼夜。地球公转的轨道面与赤道面的夹角是23度27分，火星是25度11分；两者有几乎相同的四季更迭。如果人类未来的出路，果真如著名的英国科学家斯蒂芬・霍金指出的，是向外星球移民，那火星无疑是第二个人类家园的首选。 眼下，从官方到民间，派宇航员登陆火星的计划和呼声不绝于耳。俄罗斯正在进行为期500天的“火星500”实验，在除了没有失重的逼真条件下模拟往返、登陆火星的全过程。美国则计划于2030年实现人类登陆火星，而且，对被选派的宇航员来说，这将是一张去火星的“单程票”，也就是说他们将有去无回永远定居火星。尽管如此，仍有不少人跃跃欲试。你有没有想过也去萧洒走一回? 一旦失去地球的保护 人类登陆火星的重大障碍之一，是来自银河系和宇宙深处的放射线辐射。这些肉眼看不见的放射线是如雨点般的加速质子和原子核，它们从各个方向遍布整个太阳系。当它们穿过活着的细胞体时，会切断DNA分子并逐渐形成癌细胞。地球的磁场和大气层能保护我们免受它们的伤害，同时也能够为国际空间站上的宇航员提供一定程度的保护。而当年登上月球的美国宇航员之所以如今仍健在，是由于月球自身阻挡了一半的人射射线，更由于月球距离地球非常近，因此宇航员受放射线辐射的危险相对较小。但火星之旅就完全不同了，宇航员将在长达10～11个月的时间内，暴露在更强的宇宙射线中。依据评估的最糟糕情况，在脱离地球磁场范围后，即使待在铝板近4厘米厚的宇宙飞船中，宇航员至多只能生存200天。但往返火星之旅有可能耗时750天之多，是宇航员所能承受的生命极限的近4倍。 解决这一难题的一种可行的技术方案，是制造一种能保护宇航员免受宇宙射线伤害的等离子泡沫，而且用这种泡沫材料包裹整个飞船，并不会增加飞船的整体重量。只是该技术目前仍在研制的初期阶段。 移民火星谈何容易 目前的火星并不适宜人类居住。其表面异常寒冷，温度通常在一140℃～60℃之间。为此，科学家设想在火星轨道上设置300个用反光材料制成的气球，并把它们组成一面长、宽各1500米的“超级镜子”，把太阳光反射到火星表面一块大约1平方千米区域，使该区域内的气温上升到20℃。这样做既可为“火星人”供暖，又可通过太阳能电池板为“火星人”供电，还可融化火星表面的冰粒为“火星人”供水。但接着要做的事更多：要增加火星的大气浓度，改变大气组份，使“火星人”也能在蔚蓝的天空下自由呼吸；要建立火星表面生态环境，使之适宜人类居住：要建立火星农牧业，解决粮食自给；还要建立能源和原材料工业，以建设人类的新家园。然而，完成这些任务则需要几百甚至上千年。