NASA想前往火星。这太赞了!
其实现途径,正如以下NASA公开宣传时所用的炫目图片描绘的一样,看起来由以下部分组成:
NASA前往火星的触手
将宇航员斯科特·凯利(ScottKelly)送上国际空间站待一年时间,了解零重力带来的影响。
执行小行星重定向任务(AsteroidRedirectMission),将一颗近地小行星移动到月球轨道上,从而证明太阳能电力推进在太空中可行。
运用太空发射系统升空的组件,在遥远的地球轨道上,组装一艘火星转移航天器。
在新航天器上,为宇航员往返火星之旅准备好所需的一切,然后送他们上路!
将航天器保留在太空中,以备将来前往火星之用。将宇航员和补给分别往返转送。
我倒也不是想说进行一场头脑风暴的话,这些算不上好点子,但这并不是前往火星我会选择的法子。我太过自信,也太过没有耐心,所以这个计划并不适合我。
首先,我们大概可以跳过这个一年期的任务。事实上,NASA,我可以直接给你结论:在零重力环境下一年时间,会造成骨质丢失,肌肉萎缩,免疫系统受到损害,暴露在辐射中,宇航员的眼睛形状会改变。我们已经了解所有这些事了。类似地,我们已经知道太阳能电力推进在太空中是可行的——非常有效、有力、可调节。现在就有商业卫星在借助太阳能电力推进飞行,将来还会有更多这类卫星加入进来。哎对了,自新千年以来,NASA自己就曾经借助太阳能电力推进飞行过,比如黎明号等任务!没什么需要证明的。我们可以把已知的技术拿来用。
接下来,组装一艘火星转移航天器,将它派出,并在将来的探索中重复使用它——我喜欢这个。以下是我会怎样完成这项任务。
首先,让某家开发过太阳能电力推进卫星的公司来建造数个航天器巴士。它们每艘大约需要几千万美元,它们可以搭载在猎鹰,阿丽亚娜,或者阿特拉斯上升空。(这对NASA来说都是省钱的买卖了!)然后,将它们固定在一起。我真正想要的是它们的推进系统。每一艘航天器都有一个推进系统功率大约在10kW,而NASA想要提升到大约kW以前往火星。因此,借助我的火箭科学计算,我们需要…10颗卫星。或者,如果我们将这些卫星身上经常会携带(我却不在乎其用途)的所有这些通信相关负载都去掉,也许我们可以将这个数字降到5的样子。
四颗卫星固定在一起(有强制性蓝色离子发动机排气)
可能需要谁思考一下将这些连在一起的卫星支撑住的最好方法。也许用某种架子。但我不是很担心这一点,因为在建造模块化装置,并在太空中将它们固定在构架上这方面,NASA有二十年的经验。他们可以发挥所长,运用他们自身经过验证的技术来做到这一点。
现在我们需要一个地方来容纳宇航员。最好是一个环境适合于解决问题的地方,解决斯科特·凯利即将确认的那些问题。太空旅行相关的主要生理学问题,很多都与身处零重力有关。我们的火星转移飞船可是没法将重力随身携带的,太遗憾了。
哦,等等!科幻小说知道答案。科幻小说几十年前就有答案了!将航天器旋转起来。这样宇航员就可以得到类似重力的效果了,承受沿旋转轴向外的力。
但建造一艘巨大的环型飞船需要耗费很多的时间,工作,能量和资源。我心里想的倒是不一样的东西。更简单些的东西:
我的火星转移飞船,完成!
右侧那个是圆柱形的充气式居住空间。(充气式组件对太空建造来说非常棒,因为它们只需要很小的发射器。由于我的运载舱上的一切都由小组件构成,我们可以每月一次把它们发射升空,而不用因为它们需要如太空发射系统(SLS)那样超级重的火箭,而只能每两年才升空一次。)这一充气式居住空间与中央推进核心之间用链绳连接,或者用某种构架连接。宇航员会感觉到“重力”在将他们往这张图片的右侧拽(而且由于推进力会略向下沉)。左侧是一个单纯的平衡物:我画的这个形状会让人想起分离后的上面级火箭。它也许可以用来做长期的储藏舱,但其主要的用途只是做平衡物,让旋转更容易进行。整个飞船将会围绕推进轴旋转,快到足以给予飞船上的工作人员至少月球或者火星的重力水平。(这幅图各部分并不是成比例的!)
在我将这艘载人飞船发往火星之前,我还会做最后一件事。我会将飞船装满足够的食物、水,还有空气以供宇航员前往火星以及做地表停留。
不过,这样还是不够返程用的。
但我会带种子。当宇航员降落在火星上,他们将要做的第一件事是成为高科技太空农民。他们将在火星地表种植返程所需的全部食物。
我为什么会想要这么做呢?一是,种子体积更小也比成熟的食物质量更小。从能量的意义上讲,比起直接运送食物到火星上——它们可能也没那么贵。二是,在火星上,我们可以从大气中获得水和二氧化碳,来滋养作物的成长。因此,在整个任务过程中,我其实是在节省时间和金钱。还有一个原因,一个我觉得更有说服力的原因。如果我们完成了任务,还不知道如何殖民和探索其它行星,无法继续殖民和探索它们的话,整个努力又到底是为了什么呢?学会使用其它世界的资源,对于将来的太空探索是最基本的。我们知道火星上有水,我们知道那里有氧气,我们甚至知道我们有可能在其土壤中种植作物。我们应该专注于这个想法,并把它发展下去。换句话说,我想,只用我们能从地球携带的供给去尝试火星探索——从实效和哲学角度讲——都将是短视和愚蠢的。
我们需要这样一个火星项目,它能够发展在火星上运用资源的技术,去支持未来的火星探索。我们需要以一种模块化的、可再生的、规模可调控的方式去做这件事。我们需要确保,我们的宇航员——不,我们的先驱们——有工具,有材料,有基础设施,还有解决他们自己问题的自主权。换句话说,我们需要停止思考如何将一些身穿宇航服的人送上火星,停止思考如何让宇航员在火星上从事科学研究,而是去思考如何殖民火星。这需要许多微小的事物会聚到一起,还有一些大的事物也容纳在内。但是,对于任务的大部分工作,我们已经拥有了相应的技术。自我人生之初,我们就已经拥有这些技术。我们需要一个有着正确配置的太空项目来运用这些技术。
这就是我对如何开展火星之旅的说明。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.叶萤-JosephShoer
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