飞向深空的中转站

欧洲空间局设想的登陆火星步骤

　　飞向深空的中转站

　　月球是距离地球最近的天体，在这里建设月球基地，将可作为人类进入深空的“跳板”或中转站。由于月球几乎没有大气，没有磁场，它的重力加速度只有地球的1/6，因此从月球上发射大型航天器，使其摆脱月球引力进入更遥远的深空，比从地球发射起飞容易得多。在月球基地进行航天器的组装、燃料补给，并从月球或月球附近（如地-月拉格朗日点）向更远的深空发射，将使人类能够实现更具挑战性的太空探索任务。

　　那么，人类将怎样以月球为“跳板”进入更远的深空呢？科学家们提出了各种各样的实施方案和设想，包括以月球为中转站前往火星和其他星球的不同建议。这里我们只以载人火星探测为例，谈谈月球基地是如何扮演中转站角色的。

　　飞往火星的中转站

　　登上火星是人类长久以来的梦想，然而人类登陆火星要克服巨大的困难。火星与地球之间最近的距离超过6000万千米，单程飞行至少需要6～8个月，如果航天员在火星上工作一年或一年半，则往返需要2～3年。在这么长的时间里，火星飞行必须达到高可靠性、高安全性和自给自足的要求，并能在火星表面维持航天员的生活和工作。因此，载人火星飞船需要携带功能强大，可长期为航天员提供生命保障的系统，足够的消耗物品和循环生态系统，甚至需要通过乘员舱的旋转来“制造”人造重力，以免航天员在长期失重状态下出现钙质流失、心血管疾病等，这不可避免地使载人火星飞船成为一个庞然大物。有些科学家估计，载人火星飞船的质量将达到500～1000吨。显然，用传统的航天发射方式是无法将它送上飞往火星之路的。

　　怎样解决地球与火星之间的空间运输问题，是载人火星探测最具挑战性的难题之一。由于没有任何一种航天运载工具能够发射巨大的火星飞船，因而科学家们提出像建设国际空间站那样，将火星飞船分段发射到空间，然后在空间组装，完成组装后再携带航天员飞往火星。

　　在第一批航天员登陆火星之前，用于支持航天员在火星表面生存和活动的系统将先期运抵火星，包括火星表面居住舱和生命保障设施、科学探测装备、上升运载器、火星车和消耗物资等。

　　如何组装和发射火星飞船，是科学家们正在研究的问题。近年来，以月球为中转站，实现载人火星探测，已成为一些科学家的共识。

　　国外科学家提出以月球为中转站实现载人火星探测的设想有许多种，这里只略举一二个例子进行说明。

　　其一，从地球上先将火星飞船的各舱段发射到地-月拉格朗日点，欧洲空间局设想的并在拉格朗日点进行空间组装，然后在该点为组装好的火星飞船加注低温推进剂。完成所有工作后，航天员驾驶乘员转移飞行器从地球飞往拉格朗日点，然后转移到火星飞船中。此后火星飞船点火，踏上奔向火星的征程。火星飞船加注的推进剂是在月球上生产的，并事先将装满推进剂的贮箱从月球发射到拉格朗日点。

　　其二，用运载火箭将火星飞船的各舱段从地球上先发射到近地轨道，并在近地轨道对接，然后从近地轨道将火星飞船发射到拉格朗日点，火星飞船在拉格朗日点加注推进剂，随后航天员驾驶乘员转移飞行器与火星飞船对接，并转移到火星飞船，最后火星飞船携航天员飞往火星。航天员从火星返回时，先回到月球，再由乘员转移飞行器将航天员送回地球。

　　从拉格朗日点飞往火星所需要的能量将大大低于从地球启程所需要的能量，而且火星飞船需要的推进剂均由月球提供，极大地减轻了从地球上起飞时的质量。可利用的拉格朗日点不仅仅是L1点，科学家们对如何利用地月系统的5个拉格朗日点都进行了研究。

　　理想的火星任务实验场

　　人类在去火星探险之前，还需要学习许多知识，解决许多理论与技术问题，而月球为人类提供了一个可进行长期试验的天然实验室，一个验证人类能力的试验站。

　　循环生态系统飞往遥远的外星球，首先要解决人在飞行期间以及到达到目标星球后的生存问题，包括提供氧气、水、食物，以及循环生态系统问题。月球基地为这一领域的试验提供了极好的试验场，如在月球基地可以进行低重力环境下植物多代繁衍的研究，这对于由植物-人-微生物组成的循环生态系统研究十分重要。

　　宇宙航行心理研究对于探测火星的航天员来说，长期远离地球和家人，周围一片漆黑，舱外一片荒凉，舱内狭窄，孤独感和恐惧心理会使航天员产生严重的心理问题。月球为航天员长时间飞行的心理研究提供了特殊的条件。

　　低重力环境医学研究载人火星任务需要2～3年时间。在长期失重和低重力环境影响下，航天员的骨骼密度会降低，心脏和其他器官也会退化，甚至免疫系统也会受到严重影响。月球基地为低重力环境的医学问题提供了一个可长期开展研究的试验基地，并为试验人类在低重力环境下的耐受能力提供了试验条件。

　　载人火星任务技术试验飞往火星乃至更遥远的外太空，人类还要克服许许多多技术难题。利用月球的特殊环境，可以对这些技术进行试验，如试验宇宙射线的防护技术，航天服的长期耐用性、辐射防护性，深空通信与测控技术，行星车技术，资源探测技术等。在月球上对这些技术进行试验并不断改进，使人类获得去外星球探险的先进技术。