英国《焦点》月刊封面文章:前往火星的单

时间:20-05-10 栏目:天文科学 作者:wenkula 评论:0 点击: 205 次



英国《焦点》月刊封面文章:前往火星的单程之旅


英国《焦点》月刊封面文章:前往火星的单程之旅(神秘的地球配图)


(神秘的地球报道)据参考消息网:英国《焦点》月刊2015年2月号一期封面文章以《前往火星的单程之旅》为题发表文章称,今年,美国航天局(NASA)和荷兰“火星一号”太空发射公司都开始为前往火星的任务做准备,但在它们的征程中存在巨大的障碍。我们向世界上一些顶尖的太空探索专家请教我们最终将如何到达那里。


前 往火星的竞赛已经开始。率先登场的是没什么优势的荷兰“火星一号”太空发射公司。这家由NASA和欧洲航天局(ESA)前员工组成的私营公司打算用10年 时间把人类送上火星。它已经开始挑选船员。眼下,NASA也出手了。这个美国太空机构在去年12月开始测试“猎户座”飞船,称这艘飞船将最先把人类带往火 星。


如果我们想到达那颗红色星球,除了横亘在我们地球和火星之间的寒冷、黑暗的太空,两个团队都还要克服大量障碍。我们如何发射一艘殖民飞船?人体如何应对?如果出了问题怎么办?


我们向世界上一些顶尖的长期太空任务专家提出了这些问题,以便搞清我们最终将如何踏上火星。


苏珊娜·贝尔教授在NASA的“人类研究项目”组工作,研究参与长期太空任务的宇航员需要具备什么素质。她描述了理想的火星移民。


问:你会选择什么样的人参加前往火星的任务?


答:不言而喻,在这类极端环境下工作和生活需要能力强的个人,而且能与他人非常和谐地相处。他们要聪明、健康、适应力强和稳重,具有高超的应对和团队合作技能。不过,还有其他一些更为细微的考虑事项。


不 足为奇,在孤寂和受限制的太空,内向的人表现更好。太空的孤寂和社会单调性要求某种程度的内向性。不过,由于团队成员需要互相依赖来获得社会支持,存在一 定程度的社会温暖也是有益的,而这通常与外向的人相关。那么,如何处理这个矛盾呢?嗯,在这种情况下,中向性格的人是两全其美的选择,因为他们既具外向性 又具内向性,而且很可能个性中庸,最容易适应长时间太空探索的独特要求。


我还会寻找具有高度自我监控能力的团队成员。这是一种在某种社会情 境下关注和适当修正自身行为的能力。你有过在参加会议时想说点儿什么,然后心想‘我现在说这事儿不是很重要’的时候吗?如果有,那么你就具有自我监控能 力。具有高度自我监控能力的人会考虑环境中的社会暗示来决定恰当的行为。他们更善于处理复杂的地位关系,并对自己的行为做出相应的改变。这将有助于把冲突 保持在可控状态下,也有助于团队有效地协商在新定居地很可能出现的地位和权力问题。”


诚然,前往火星是一场冒险,但你不想要太爱冒险的人。 有些人冒险是因为他们没有适当地权衡后果。在恶劣的环境下工作和生活意味着,一个小错都有可能造成严重后果;甚至有可能意味着整个团队的覆灭。因此,合适 的人选能够谨慎行事并对自己的行为负责,同时仍具有伟大的冒险精神。


确保团队成员具有共同的价值观对他们之间和谐相处也至关重要。个人价值 观在相对重要性方面是有次序的,而且它们驱动行为——尤其是在面对互相冲突的优先考虑事项时。派往火星的团队很可能在很多方面是不同的。共同价值观对弥合 这些分歧至关重要。例如,团队中可能既有科学家也有不是科学家的成员(比如飞船驾驶员)。当团队面对出现互相冲突的优先考虑事项的情况时(比如是丢失数据 还是保护设备),如果团队成员具有共同的价值观,那这个团队就更容易就行动方案达成一致。


问:你如何让人为前往火星的单程之旅做好准备?


答: 准备工作包括广泛的培训和确保团队接受议定的程序和标准。培训需要包括显性知识和技能(如何让飞船着陆)以及在太空没那么容易的日常活动(如何在失重条件 下进入卫生间)。团队成员还需要在对团队的自给自足具有重要作用的几个方面接受培训:学习如何获取应对技能和团队合作技能。定居地的需求很可能随时间而变 化,还会发生意料之外的事情。至关重要的是,团队成员不仅要聪明,而且能够发展变化,例如能在学习方面进行自我调节的人。自我调节是指思考自己的想法和利 用策略行动来学习。没人具备在火星上生活的完美技能:一种既是飞船驾驶员、又是农夫、又是医生的情形。但是,如果我们能够教会候选人自学、适应和发展变 化,那么他们就将具备生存所需的工具箱。例如,如果一名宇航员能准确判断出着陆程序中哪部分出了问题,并能准确判断出纠正这一错误所需的培训,那他在执行 一项长期任务时就更有价值。


即便是最精心挑选和心理稳定的团队成员也十有八九在某一刻要与极端的孤寂作斗争。团队需要接受应对技能的培训——如何识别应对的困难并作出反应,以及提供支持的策略。


虽然培训对团队准备很关键,但解决许多问题的最佳途径是利用议定的标准。背景不同的个人可能对生活水平、个人卫生、甚至如何对待女性上都有不同的看法。确保所有人在这些问题上达成共识可以用以把冲突保持在可控的水平上。


另外,NASA前首席技术专家梅森·佩克教授概述了“火星一号”登陆这颗红色星球的计划。


问:如何把船员送往火星?


答:4名船员将搭乘一艘运输飞船前往火星。这艘运输飞船是事先在近地轨道上组装的一个小型太空站。在轨组装使我们可以建造因技术或资金原因无法从地球整体发射的大型空间系统,比如国际空间站等。


船员到来后,运输飞船将立刻发动引擎,开始前往火星的旅程。宇航员将在这里度过7个月。他们将在船内的生活舱吃饭、睡觉和训练,然后在接近火星时,再进入一个独立的登陆舱,就像“阿波罗”号的登陆器一样。


这 趟单程之旅所需要的物资不到往返旅程的一半。运输飞船上将有足够维持整个旅程的水和氧气,还有在食物耗尽时能生产更多食物的植物。飞船还将拥有一个环境控 制和生命支持系统来控制空气压力、检测火情、监测氧气含量以及处理水和废物。但它的使用寿命无需像国际空间站上目前使用的环境控制和生命支持系统那样长。 这将降低所涉及的硬件成本。


“火星一号”的一个重要特征是使用现有技术,这不同于为每一项任务都专门建造一艘飞船的习惯做法。这样就无需为 “火星一号”建造新的运载火箭。4名船员将搭乘已有的系统,比如美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”运载火箭前往轨道上的运输飞船。这将 类似于目前宇航员前往国际空间站的方式。


我们将不断地利用每一次发射机会——当火星和地球处在使旅程所需推进剂最少的位置时,大致每26个月一次——往火星运送4名船员。随着更多移民的到来,首个火星定居地将开始形成。


问:如何登陆火星?


答: 登陆火星不容易。“火星一号”因为船员较少,质量会小一些。但迄今运送的最大有效载荷只有1000公斤(“火星科学实验室”探测飞船,它所携带的“好奇” 号火星探测器在2012年登陆火星)。这令“火星一号”在未来面临不少挑战。幸运的是,NASA之前的成功和对未来技术的投资将为我们提供解决办法。


问:需要其他的支援任务吗?


答: 绝对需要。“火星一号”概念的一个优点是,致力于基础设施——不是只有一次的单一目标任务。在2018年,即首批船员动身前6年,将发射2枚通信卫星—— 一枚围绕太阳旋转,一枚围绕火星旋转,这可以实现在地球和火星之间不间断地通讯。NASA新研发的激光通信将加强数据频率传输。大约在那段时间开展的一次 试验飞行还可能测试一些着陆程序。


从2020年一直到2024年,将进一步开展一系列初步任务,有些预计是在着陆点附近设置人类定居区以及收集表皮土、氧和水等资源。这些初期准备工作将意味着首批移民在抵达他们的新家园时有地方休息和恢复。


凯文·方博士一直同美国航天局合作。他是《极端状况:生命、死亡与人体极限》一书的作者。他就人体将如何应对另一个星球上的生活作了解释。


问:如果你是火星之旅的医生,你最担心的会是什么?


答: 火星任务的随行医生将忙得不可开交。预防总是好过病后再进行治疗。因此,让任务组成员选用适当的饮食、坚持体育锻炼并照顾好自己很重要。但是,一旦出现任 何医疗方面的紧急状况,任务组医生要负责提供护理。由于空间和电力有限,任务组医生必需是全科医生,这会是非常艰巨的工作。


不过对生命最大 的威胁不是疾病或外伤。宇航员经过筛选,他们的体格都处于巅峰状态,而宇宙飞船本身以及飞船内进行的所有活动的设计与规划都旨在把宇航员受伤的风险降到最 低。飞船内的日常生活比一般住房内的生活要安全得多:你不可能从楼梯上摔下来,你不会用火,你也几乎不可能触电致死。


你无需担心医疗,要担心的是火箭科学。我们从来没有在太空任务中出现折损部分机组成员的情况:要么有关工程学顺利发挥作用,所有人都活下来;要么工程设计失效,所有人都死亡。


问:在火星表面停留一年后,人体会发生什么变化?


答:火星比地球小,它稀薄的大气层主要由二氧化碳构成。因此当宇航员抵达火星,他们将完全依赖一套生命维持系统,并被迫生活在可阻挡辐射的居住地。但是火星生活对人体生理影响最大的方面是重力减小。


生活在火星的宇航员所体验的重力只是地球重力的大约三分之一。50多年的人类太空飞行让我们明白,失重会对人体产生影响。骨骼和肌肉会迅速损耗,而心脏——它本身也是一块肌肉——会变得虚弱。人体其他系统也会受到影响。


我们现在无法确定的是,火星上的这些效应会有多严重。这颗红色星球至少是存在一些重力的,但它是否足以保护宇航员的生物性尚不清楚。


照目前的情形,任务组成员将通过服用药物、控制饮食和严格锻炼来防止更小的重力导致的不良效应。虽然一些专家建议使用短臂离心机在火星表面创造间歇性的人工重力,但效果会怎样还不清楚。现在清楚的是,事实将会证明,探索离我们最近的行星也是对人体极限的探索。


查尔斯·科克尔是英国天体生物学中心的主任,他的实验室研究极端环境中的生命。他在这里向我们说明火星第一批居民面临的生活将是怎样的。


问:火星上最初的日子会是怎样的?


答:新居民的当务之急是安排好生存所需的各种基本必需品,并确保各个支持系统全面发挥功能。他们有很多东西要操心。他们需要确保所有氧气制造和循环设备都正常运行。


在最初几周,火星殖民者会吃盒装的配给食品。但他们可能会用最初的两周来搭建一个简易的温室,这样就能尽快开始种植食物。


生 存所需的关键物质是能量。无论使用核能还是太阳能,新居民都需要建立有关设备,将它们同基地相联系,并确保电力供应稳定可靠。他们或许还会建立化学装置来 制造燃料等有用的东西。例如,大气层中的二氧化碳可以在催化剂的帮助下同氢发生化学反应,从而制造甲烷燃料来驱动机器漫游车。


这些程序的大部分都会在他们登陆前就接受测试,因此原则上,登陆后首批居民只是面临一系列安装和连接设备的工作。


火星上的最初日子将是像搭积木那样搭建首个火星基地的忙乱时期。


问:火星上的一天会是怎样的?


答:一旦定居下来,殖民者们就能开始规划他们的生活了。每天早餐之前,他们会检查一些重要系统,以确保它们正常运作。一天中最重要的活动将是上午进行的有关当天活动的吹风会。


如果要野外作业,他们将穿上太空服,徒步或乘漫游车前往火星地表,研究火星的地质情况。他们可能会寻找古代生命遗迹来判断火星上是否有过生命。他们还可能从事侦察任务,寻找有用的资源或可用于今后建立站点的地址。他们可能连续几天都在基地外工作,吃、睡在漫游车中。


问:在日常生活之外,殖民者将需要考虑什么问题?


答:除了科学与规划,就是人类自己的故事了。这些探索者将生活在一个严酷的环境中,同其他殖民者一起受困于一个微小的空间。他们面临的挑战不仅来自火星环境这一外部世界,还来自内部——这就是我们所谓的“人性挑战”。


当他们学习合作并一起执行任务时,专业性和良好的行为将起作用,但是其他东西也会带来帮助。例如,他们在基地拥有小型空间,他们可以在这些空间里独处,给地球上的亲人朋友写信息、画画或阅读。


我们从生活在空间站的宇航员的讲述中得知,种植作物和照顾其他生物能带来很大帮助。这会给处于极端环境中的人带来心理慰籍。


火星生活不全是工作。殖民者也可以为了玩乐而对火星展开探索。或许随着他们的技术能力提升,他们会尝试穿越火星的极地冰冠,或启动穿越火星沙漠的探险之旅。


长期来看,他们需要找到一种办法,以更有组织地管理他们的事务。作为一个小团体,直接的参与式民主或许就能奏效,但是随着人数增加,他们可能需要某种正式体系来管理自身。这将是人类的首个外星政府。



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