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登陆火星有多难,为什么载人登月过了51年,人类还没到火星?

人类早在1969年就实现了登陆登月,然而51年过去了,载人登陆火星至今是纸上谈兵

人类早在1969年就实现了登陆登月,然而51年过去了,载人登陆火星至今是纸上谈兵,并没有任何一个国家拥有这项技术。

登陆火星有多难,为什么载人登月过了51年,人类还没到火星?

那么问题来了,为什么登陆火星这么难呢?

登陆火星

登陆火星的第一难,难在距离。我们知道,地月距离平均为384403.9千米,月球在近地点时,与地球的距离是36.3万千米,远地点的距离是40.6万千米。

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而地球与火星的距离最近时达到了5500万公里,最远时超过了4亿公里。由于火星距离地球非常远,以至于人类制造的飞行器大约需要非常长的时间才可以登陆火星。

1965年,美国水手4号228天成功飞过火星。

1969年,水手6号155天飞过火星。

1969年,水手7号128天飞过火星

1971年,水手9号用时168天,成为首次进入火星轨道的地球飞行器。

1975年,美国维京1号用时304天成功登陆火星。

2011年,好奇号火星探测器254天登陆火星。

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而且以上这些飞行器都不是载人飞行器,想要实现载人登陆月球,难度比现在高100倍还要多。这是因为人类是有重量的,还要占据一定的体积,而且人类需要能量来维持生存,从地球飞向火星的过程中,人类需要大量的能量来源以及淡水,这些重量使得载人航天需要非常强大的运载力。

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其次,火星的环境非常恶劣,没有全球性磁场,大气层也比较薄弱,导致宇宙射线可以直接进入到火星表面。也就是说,火星表面无法种植植物。因此,只能先在地球上备好足够多的食物和能量,才能保证宇航员达到火星后能正常投入工作,而且还需要准备好返还地球的燃料、食物、淡水。这无形中大大提高了载人登陆火星的难度。

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最后,登陆火星的计划虽然很浪漫,但却危险重重,在登陆火星的过程中但凡发生任何意外,远在地球上的人类都无法施以援手。再加上宇航员能做的工作,火星探测仪也可以完成,所以没比要花费这么大精力实现载人登陆火星。

这也导致尽管人类登月已经过去了51年,但至今仍未载人登陆火星。

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无法返航的旅途

登陆火星第二难,难在无法返航。

我们知道, 想要逃离一个星球,速度至少要达到该星球的逃逸速度。这是由牛顿提出的思想实验:牛顿大炮。

牛顿认为,如果在一座高山上有一座理想的大炮,可以发射任意速度的炮弹。那么当大炮发射的速度较慢时,炮弹就会向前飞一段时间之后就会呈抛物线落在地面上。

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但当大炮的发射速度足够快时,该炮弹虽然也会落下来,但下落的幅度和地球的圆球幅度相当,以至于炮弹永远也落不到地面上,这就是第一宇宙速度。

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如果大炮发射的速度非常快,达到第二宇宙速度,那么炮弹就会逃脱该星球的引力束缚,飞向宇宙,这就是逃逸速度。

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逃逸速度和质量有关,在地球上飞船的逃逸速度是11.2千米/秒 ,火星上的逃逸速度是5.02千米/秒。在地球上发射火箭,我们确实可以做到达到火星的逃逸速度,但是火星上并没有这些发射设施以及备用的火箭,这就意味着,除非预先在火星准备好另一个火箭和建造好发射器,才可以帮助宇航员返回。但是要把携带这么多的设施带到火星,并搭建好,并非易事。

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2014年,荷兰一家非盈利团体火星一号宣布开展登陆火星计划,该计划打算招募4名志愿者飞往火星,建立人类聚集地,但该计划的负责人明确指出,志愿者登陆火星之后是无法再返回地球。

尽管如此,仍有20万人参与报名。

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多说一句,之所以登陆月球之后可以凭借飞行器直接返回地球,是因为月球的质量较小,逃逸速度只有2.4千米/秒,再加上在地月系统内,地球引力仍旧是主导,所以飞船不需要非常强的动力,就可以摆脱月球的引力,返回地球。

总结

尽管登陆火星如此困难,但至今为止仍有很多国家把登陆火星作为下一阶段的目标,这是因为火星是太阳系内环境和地球较为相似的星球,尽管火星没有大气层以及全球性磁场使得这里不适宜生物生存,但科学家们仍旧想要探索火星、研究火星来为移民外星球做准备。

美国宇航局的研究员布雷特·德雷克说:目前仍将人类登陆火星作为未来的一项探索目标。甚至有科学家认为,火星是人类的希望。

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