火星登陆指南

北辰

2016年9月发射的“天宫二号”吸引了中国人民乃至世界人民的目光。“天宫二号”是中国自主研发的第二个空间实验室，宇航员将在太空驻留30天，并开展一系列的空间实验（详见本刊2016年第6期杂志上《天宫二号，即将开启飞天之旅》一文）。

随着空间科学和航天技术的飞速发展，人类对空间的探索目标已从20世纪的“载人飞船-航天飞机-空间站”转为21世纪的“载人飞船-月球基地-载人火星探测”。人类活动疆域不断拓展，从建立月球基地到火星生存。在这一探索过程中，空间环境与地球环境的巨大差异成为制约人类向宇宙纵深发展的重要因素。同时，在火星着陆也困难重重。尽管如此，人类并未停下探索太空的脚步。

发射火星探测器有规律

火星一直都很“火”，每次火星探测器的发射，都会吸引全世界天文爱好者的目光。这些新闻其实是有规律的，每隔26个月左右一次。

火星和地球都在自己的轨道上围绕着太阳运行，火星距离地球最近5 000万千米，此时，它与地球都处在太阳的同一侧；最远距离4亿千米，此时，它在太阳的另一侧。每隔26个月左右它们才能相遇一次，这时它们靠得最近，发射探测器最合适。这个发射时间被称为发射窗口，只有在此时发射，才能用最短的时间到达火星。即便如此，探测器仍要飞行6个月左右的时间。

探测器围绕火星运行较为简单，但要想在火星上着陆是个很复杂的问题。在进入火星大气层时，要选择合适的角度。

登陆火星不容易

把一个瓦片斜着抛入水面，它就会在水面上打水漂，蹦跳几下后才沉落水底。火星的大气层就相当于水面，如果探测器降落的角度太大，也会在大气层上蹦起来，弹跳到宇宙深处就落不下了。如果直接落下去，探测器会与大气层发生剧烈的摩擦，容易产生高温，被融化掉。即使是探测器能够以合适的角度落下来，还要保护探测器不被摔坏，这就需要在它的外部包裹一层“垫子”，这个“垫子”是由很多气球组成的。

降落的时候，多个气球自动充气，组成一个圆团把探测器包裹在中间。落地时，气球团会在地面上蹦跳着滚到远处，然后让气球泄气，探测器才正式登场。探测器从泄气的气球上行驶过去，踏上火星的大地。

在使用气球之前，人们也使用降落伞着陆，但它跟气球一样显得有些笨拙。其实，还有一种特别的着陆方式。2012年，来到火星的“好奇号”火星车实在是太重了，不仅使用了降落伞，还使用了天空起重机才安全降落。

“好奇号”火星车被隔热罩包裹着降落。当距离地面1.4千米的时候，隔热罩的上半部脱离了，“好奇号”完全露出来，此刻的它像一个婴孩那样蜷伏在一个架子的下面，这个架子就相当于起重机。当架子上8个火箭向下喷射的时候，它就产生了升力，停止了自由落体下落。这个时候，天空起重机首先释放出一根绳索，“好奇号”火星车就吊在绳索的下面，随着天空起重机一起下降，直到安全着地。

天空起重机顺利完成自己的使命后却不能落到地面上，那样会压在火星车上。所以，当“好奇号”触及地面的时候，绳索自动断开，“好奇号”留在地面上，而天空起重机则会重新飞起来，飞到几百米的远处才能落下来。

人类登上火星任重而道远

火星探测始于20世纪60年代，盛行于90年代，直到今天，我们还是停留在发射探测器这一层面。如果要把人送上火星，必须要有生命保障系统，还要想办法把人送回地球。当宇航员站在这颗红色星球上时，他必须要考虑在这里考察多久。

在火星上停留的时间绝不是任意的，火星与地球两颗行星的运行关系决定着宇航员的停留时间。一旦宇航员错过返回时间窗口，就得等下一个火星与地球的交汇周期，而这一交汇周期实在是太长了。

今年，美国的创业家马斯克宣布，他们要在10年后把人送上火星，之后人类将会在这颗红色的行星上展开科学实验，一步步地把它建设成适合人类生存的行星。愿景虽好，但是还存在诸多问题。

首先是着陆问题，登陆火星的飞船运载的人和货物加上自身重量，多达100吨，这是“好奇号”着陆重量的100倍！其次是要克服长期在地外生活的困难，这就要求建立、发展空间生命生态支持系统，为人类长期航天活动提供生存所必需的氧气和食物等，同时科学家也设想大规模建设火星基地。到目前为止，这些问题还没有解决。一旦解决了种种疑难杂症，移民火星并非痴人说梦。到那个时候，或许就有同学真的移居到火星，成为火星人。