欧阳自远:人类总要离开摇篮
《中国科学报》:探测火星和探月有何区别?
欧阳自远:人类对于太阳系行星的探测有几步必须要走。首先,人类进入空间时代,最早是开展对地球的探测,包括人造地球卫星和卫星的应用、载人航天等。第二步,就是要走出地球,人类选择了月球作为第一站。这一步迈出不容易,因为月球与地球的平均距离约38万公里,现在人类发射的同步卫星大约3.6万公里,而月球距离地球是这个距离的10倍。距离遥远是一方面,另一方面就是如何摆脱以地球为主的引力场束缚。不仅飞行器的速度要达到“第二宇宙速度”,还要具备精确的测控与通信系统。
首先利用空间科学技术的能力探测地球,进一步跳出地球探测月球,再进一步探测地球最近的邻居——金星与火星,再拓展到探测太阳系各层次的天体、太阳和太阳系空间。由近而远,从易到难。
就火星探测而言,与月球探测相比较最难的还是距离过远。距离过远必然对运载火箭与探测器的功能、结构等提出更高的要求;对测控系统的能力和精度要求要大幅提高;要解决由于距离过远数据接收的信噪比降低和误码率增加的困难;在程序设计方面要有效解决通信的时延等等问题。测控与通信在对地球的探测中,地球上发射指令到达飞行器执行与反馈几乎是同步的;但指令到达月球的时延接近1.3秒;火星的时延大约10~20分钟。
另外一点,如果发射载人飞船去火星,按照现在的飞行速度,大约需要8~10个月才能到达火星。宇航员面临着长时间在空间漆黑、狭小环境中的生命保障系统问题,包括呼吸、饮食、排泄处理、身体与精神健康等等都是难题。
不过,火星表面的生存环境比月球“优越”。月球上是超高真空,日夜温差接近300摄氏度,宇宙辐射和太阳活动影响强度大,而且一天相当于地球的29.5天,白昼与黑夜相当于地球半个月。火星的一天则与地球差不多,重要的是火星上有极稀薄的大气层,日夜温差比月球小得多,生存环境相对要好得多。
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