为什么旅行至火星如此困难

1975年，美国宇航局海盗号探测器拍摄的火星

目前美国宇航局载人火星任务仍存在许多挑战，需要考虑宇航员远距离太空航行的安全性以及面对更危险环境的种种不确定因素。同时，设计一艘航天器能够安全进入和离开火星不可预知性的大气层是一个重大挑战！

美国宇航局兰利研究中心的沃尔特-恩格伦德说：“我们每次发射探测器飞至火星总会获得一些经验，使未来的航天器更先进。我们现已掌握到火星大气层存在较大的变化，比地球大气层更富有动态变化。”未来的火星航天器必须进入和离开火星大气层，因此航天器的设计要求具有进入大气层、下降和着陆系统(EDL系统)。

迄今为止，美国宇航局已6次发射火星探测器：“海盗1号”、“海盗2号”、“探路者号”、“勇气号”、“机遇号”和“凤凰号”。然而，这些勘测任务的机械装置均非常轻，不是满足运载宇航员、运送补给物资和返程燃料的航天器。

研制火星载人勘测任务的航天器要求协调平衡飞行器最小化重量以及如何使用最少的燃料实现航天飞行。

恩格伦德称，当我们派遣宇航员登陆火星表面时，需要EDL系统能携载当前火星探测器至少10倍的质量和体积货物能力。事实上，在过去几年美国宇航局已认真考虑这一问题。火星和地球之间的距离至少是3400万英里，其中最大设计挑战之一是如何解决携载大量燃料，这些燃料需要发送宇航员抵达火星，以及完成返程之旅。但是更多的燃料意味着重量加大，携带重量越大，就越需要更多的燃料来运输这些燃料。

出于安全性和操作因素，航天器旅行至火星很可能不需要着陆在火星表面。恩格伦德说：“对于载人太空飞行，很可能我们必须拥有一架航天器停留在轨道，以提供返回至地球的食物和供给。同时，它也作为一个‘安全港’，可避免火星表面出现的不可预知性状况。”

科学家设想整个航天器首先进入在火星轨道，然后在火星表面部署登陆器。在登陆之前该航天器先环绕火星运行，从而使宇航员有机会能观测到火星大气层，确保着陆地点没有灰尘暴或者危险的大气状况。

进入火星轨道时，科学家计划使用一种叫做“大气俘获(aerocapture)”的方法，此前该方法未尝试过。恩格伦德解释，我们需要解决的一个问题是到达另一个行星要首先脱离地球轨道，因此我们必须以足够高的速度摆脱地球的引力场作用。之后当航天器到达目的地行星时必须缓慢速度，从而能被该行星的引力场所“俘获”。

搜狐科学（卡麦拉）