解密人类航天时代那些疯狂的探索火星计划

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正如每一位航天爱好者所知晓的那样，人类预计将在未来20年内登陆火星。　　当然，这样的说法在过去半个世纪里一直在被重复着，在过去的50年里，我们距离登陆火星的日子似乎永远都是20年。在1950~2000年期间，美国宇航局和其它多个独立组织一共制定过超过1000项详细的载人火星飞行计划。但其中没有任何一个真正得到实施。但至少在纸面上，火星目前仍然被作为美国宇航局的一项终极目标，随着最新的好奇号火星车着陆成功，从某种程度上说，它就是载人火星登陆的探路先锋。
　　美国宇航局局长查尔斯·博尔顿(Charles Bolden)在好奇号着陆火星的当天表示：“今天，好奇号的轮子已经开始为人类最终踏足火星开辟道路。”
　　但尽管如此，火星事实上并不存在于美国宇航局的目标清单上。在预计于2013年发射升空的火星大气和挥发1气体演化探测器(MAVEN)之后，该局便已经没有具体的针对火星的探测计划了。航天历史学家大卫·泼切(David Portree)表示：“当然了，现在还没有人真正去认真看待载人航天的问题。”
　　但有关这样做的方案仍然层出不穷，其中有些非常大胆冒险，如艾伦·马斯克(Elon Musk)计划在未来20年内远征火星的计划，还有一些则显得荒诞不经，如有人提出要执行一次有去无回的自杀式火星载人登陆计划。
　　而在这里，我们列出了历史上一些火星探测计划，这些计划的设计是理性和疯狂的结合，其中的一些有很好的机会，在日后或许会被变成现实。
　　冯·布劳恩的计划
冯·布劳恩的计划
　　火箭学先驱冯·布劳恩是世界上首位基于确实的科学和工程基础系统地提出载人火星飞行计划的人。在他加入美国宇航局之前，他曾经写过一本书，名叫《火星计划》(Das Marsprojekt)，这本书于1952年在西德出版。在这本书里，冯·布劳恩设想了一个火星探测计划，其中包括一艘重4000吨的飞船，装载70人前往这颗红色星球。
　　一旦抵达火星，几位宇航员将搭乘有翅膀的小飞船，脚踩滑雪板降落在火星极地的冰盖上。随后这些人将进行长达4000英里(约合6400公里)艰苦的长途跋涉前往赤道地区建立起营地和降落跑道，从而让其他人同样可以着陆火星。在这里，冯·布劳恩的计划至少非常宏大。
　　一个对这项计划的简化版本变成了一系列文章，相继于1952~1954年发表在美国的《Collier's》杂志上。这项计划还启发迪士尼公司在1957年推出的美国广播公司节目《火星之外》(Mars and Beyond)。
　　尽管这项计划听上去似乎有些吸引力，但事实上没有任何航天机构给予了认真的支持，也没有任何人知道实施这样一项计划将会花费多少钱。冯·布劳恩估计他的火星计划仅仅是燃料费用就将高达5亿美元，如果考虑现代的币值，那就相当于今天的40亿美元。这个计划也对行星际空间的概念缺乏基本的了解，冯·布劳恩的飞船对微小陨星体的撞击作了周详的考虑，但是却没有考虑太空辐射造成的影响。并且现在我们已经知道，火星的大气太稀薄，是无法支持一艘装有“翅膀”的飞船降落的。
　　美国宇航局最初的计划
美国宇航局最初的计划
　　随着1971年火星距离地球距离缩小，很多美国宇航局的官员和工程师们从1960年代开始便将他们的目光瞄准了火星。历史学家大卫·泼切表示：“或许在美国宇航局制定计划的黄金时期便是这一阶段。”
　　这项早期计划是由位于美国俄亥俄州的列维斯研究中心(即今天的格林研究中心)设计的。这项计划是后来许多后续计划的基础。根据这一计划，人们将在地球轨道上组装一枚核动力火箭，上面载有7名宇航员并使其飞往火星。到达目的地之后，一个2人小组将登陆火星表面，宇航员们随后将在火星表面开展一段时间的考察并最终以传统的氢氧化学燃料火箭点火返回火星轨道，在这里和等待他们的飞船对接并一起返回地球。
　　但所有这些火星探测的设想在1961年美国总统肯尼迪宣布载人登月计划之后都退居次席。不过，在这一期间由于载人航天的重要地位也确实激发了人们对于载人火星航行的兴趣。当年的“早期载人行星-行星际双程远征计划”(EMPIRE)曾经计划将一个小型的考察组送至火星和金星附近空间近距离飞过。
　　尽管这一计划中并没有载人登陆这些行星的内容，但是他们在近距离飞过行星时将会释放自动登陆器，它们将发回大量数据，这样的数据在当时还是非常匮乏的。而考察组成员则将在飞船上遥控指挥位于行星地面上的自动探测器完成一些它们无法自动完成的工作并实现从火星表面的取样返回任务——这是一项时至今日仍然吸引科学家们目光的目标。
　　泼切认为，类似EMPIRE这样的任务计划是所有这些计划中最接近变成现实的一部分。依靠阿波罗时代的技术它就可以得到实施，并且当时美国国会曾经对此进行过严肃的论证。在当阿波罗1号飞船在1967年发生严重事故，造成3名宇航员遇难之后，美国国会便不再对实施如此复杂的行星际载人飞行感兴趣了。泼切说：“这样想非常有趣，那就是，如果阿波罗1号没有出现意外，那么这项计划可能就已经被实施了。”
　　被搁置的火星计划
被搁置的火星计划
　　在成功实施载人登月之后，美国宇航局内外的很多人都认为这一机构应当着手开展下一部行动：登陆火星。但是在1970年代所发生的事情却恰恰与此相反。美国宇航局所制定的最后一项载人火星飞行计划是在1971年，随后美国宇航局的主要工作便开始转向在低地球轨道上运营航天飞机和空间站计划。泼切说：“在1970年代，如果你要提出任何涉及空间站和航天飞机项目之外的计划，你的职业生涯都将受到影响。”
　　国会只会对眼前的事情有兴趣。登月计划完全是出于政治目的，而登陆火星缺乏这样的动机，他们可没有时间考虑这颗红色行星的问题。因此在整整10年间，火星探测计划非常稀少。这一时期主要是美国宇航局之外的民间组织和人士对火星探测继续进行着设想。
　　1981年，一群为美国宇航局工作并自称“火星地下”(Mars Underground)的工程师开始组织一系列的会议，他们每3年聚会一次，商讨在火星建立永久性基地的计划。在1983年，美国行星学会——一个非营利性的空间科学民间组织制定了60年代以来最详尽的火星探测任务计划之一。该计划要求执行18次航天飞机航次，在轨组建一个可以容纳4名宇航员的飞船，这一飞船可以自转以在飞往火星的过程中模拟1/4的地球重力。这些乘员中将有3人降落到火星地表开展实验和探测工作。在18个月之后，所有4名成员将返回地球。
　　然而，1986年发生的挑战者号航天飞机爆炸事件让这一计划被最终搁置，人们已经不再愿意设想使用航天飞机来在轨构建一艘载人飞船了。这是对这一计划支持者们的一次沉重打击，当时他们认为航天飞机将成为便捷的天地往返运输工具。


最疯狂的计划
最疯狂的计划

　　1970年代末期，由于受到宇航局外部火星载人飞行的热情影响，美国宇航局决定也要制定自己的详尽方案。不幸的是，他们最终选定了一位可能是最糟糕的人来负责这一计划，这就是该局前局长托马斯·佩因(Thomas Paine)。泼切说：“我想佩因一定是看了太多的《星际迷航》了。他有太多疯狂的想法，这吓到了很多人。”

　　佩因的计划是使用当时最先进的设备，如核动力装置和航天飞机重新登陆并开发月球。建造可以容纳数百人的地球轨道空间站，宇航员们将在轨道空间站和月球基地之间往返。当某艘飞船接近其使用寿命时，它就将被发射飞向火星，在那里它将被用于建造一个空间站和其它基础设施。

　　这样宏伟的计划将要求美国每年进行20次土星-5号级别的火箭发射，要知道每次这样的发射任务将耗资5亿美元。整个计划的实施将需要耗费额外的数十亿美元。泼切说：“这样的计划让人们产生了这样的印象，那就是载人火星飞行是规模巨大且耗资惊人的。”

　　甚至连航天先驱冯·布劳恩也认为佩因的计划有些过头了。当有关这一计划冗长的详细报告于1984年出炉之后，当时的美国里根政府很高兴的接了过来并束之高阁，并且在那之后再也没有翻阅过它。

　　赖德的地球探测方案

赖德的地球探测方案

　　美国前宇航员萨利·赖德(Sally Ride)是美国首位女性宇航员，在1980年代时她在美国宇航局一个负责制定未来规划的委员会担任负责人职务。她领导制定的《领导地位与美国未来在空间计划》赋予了美国宇航局在阿波罗计划之后一直缺乏的东西：远景规划。泼切说：“我认为赖德的方案是非常务实的，其中没有包含诸如核动力推进和其它新技术。”

　　赖德的方案并非一个详细计划，而是承认美国宇航局有时无法准确预计20年后的优先任务和技术发展方向。因此她在报告中给出了一种灵活的选项方案，让领导人们可以从中进行选择。

　　其中排位第一并且最为便宜的选项是“前往行星地球的方案”，该方案包括实施一系列使用卫星和自动机器人对我们的地球展开考察并观察其变化现象的计划。耗资稍高，更为大胆的备选方案则是对太阳系展开一系列自动无人探测计划。随后可以实施在月球上建立逐步推进的落脚点。最后，赖德设想了一系列往返火星的计划，这些计划并非和阿波罗计划那样是受到政治原因驱动，而是真正稳扎稳打逐步建立火星基地的方案。

　　这4个选项都是相互独立的，也可以按照不同的步骤逐步实施。取决于拨款数额和政治意愿，其中的一部分方案可以实施，而另一些则暂时搁置。

　　老布什的太空探测规划

老布什的太空探测规划

　　进入90年代，人们对火星的兴趣再次高涨起来。当时的美国总统布什让很多人吃了一惊，他竟然公布了一项踏空探测规划，旨在重振美国宇航局。这位总统可能希望重现当年肯尼迪总统的那种风貌，因此他大胆地呼吁重返月球并向火星进军，即使当时的人们还远未做好准备。泼切说：“大部分的人对此感到大吃一惊。我想唯一对此感到高兴的是芭芭拉·布什(布什总统的妻子)”

　　这项太空探测规划抛开了现有的计划，一切从零开始。宇航局约翰逊航天中心受命负责计划方案制定。根据这一方案。美国应当在2000年之前建成一座空间站，随后建造一座月球基地，在那之后，到2010年之前要实现火星远征计划。

　　这一时期制定的火星载人飞行计划中包含3种不同的远征计划，步步为营，并最终实现建立火星基地的目标。除此之外，宇航员们还将在火卫一和火卫二上建立推进剂补给站，从而帮助未来的探险者们。泼切说：“这是一个有趣的时期，他们做了很多有意思的工作。”

　　但是布什总统的这项方案的实质是想在冷战结束之后让防务承包商们继续有些事情可做，而并非真的想探索太阳系。当然，这项方案所要求的4400亿美元账单也让国会议员们受到了惊吓。最终，这一太空规划被迅速遗忘了，速度几乎和它被提出来时一样迅速。

　　未来的火星计划

未来的火星计划

　　在小布什任职期间，他在2008年再次提出了火星探测的方案。根据该方案，美国将实施新型的“星座”飞船计划，这一新型飞船将把宇航员送往月球，并承担起在2030年代将宇航员送上火星的重担。这一计划的很多内容来源于老布什总统时期的太空探测的规划，并结合当时的现状进行了制定。

　　然而这项方案随后被一再推迟并且预算也超标了。因此在奥巴马政府执政初期，这项方案被悄无声息地搁置一边。不过其中的一部分目标仍然得到了继续保留行，包括计划中的小行星载人登陆方案，以及未来载人登陆火星的计划等等。不过就目前来说，美国宇航局并没有在积极地推动任何方案。

　　或许未来的方向正隐藏在这么些年里我们所设想的一个个方案里。最新的计划方案中已经不再追求将人类宇航员放置在火星表面，因为这将需要大量的燃料，新型的飞船，大量的研究工作，并存在让宇航员暴露在沙尘暴和强辐射环境中的风险。因此取而代之的是人类宇航员在火星轨道上驾驶母船飞行，并释放自动机器人探测器登陆火星开展工作。(晨风)