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腦補(bǔ)下以下場(chǎng)景:你穿著厚重的宇航服,第一次踏上火星的紅褐色土地。興奮地拍完紀(jì)念照,回頭一看,送你來(lái)的宇宙飛船靜靜矗立在身后,卻只是個(gè)擺設(shè),它再也飛不起來(lái)了。
以人類現(xiàn)有技術(shù),登陸火星的宇航員,極可能永遠(yuǎn)留在那片紅色荒漠,這到底是怎么回事呢?其實(shí)有幾道坎至今無(wú)法跨越。
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明明五十多年前人類就能從月球往返,更別說(shuō)國(guó)際空間站的宇航員每周都像通勤似的回地球。火星憑什么這么特殊?難道它給飛船施了魔咒?
原因藏在幾個(gè)冷酷的物理定律里:火星的重力陷阱、宇宙的恐怖距離,還有火箭的燃料“暴食癥”。這幾座大山橫在回家路上,讓火星之旅成了宇宙級(jí)“單程票”。
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先嘮嘮重力這事兒,月球能說(shuō)走就走,關(guān)鍵在它個(gè)頭小。月球引力只有地球的六分之一,飛船隨便推一把就能溜。火星可不一樣,它雖然比地球小,引力卻足有地球的三分之一,是月球的兩倍多。
想把飛船從火星表面送上天?得靠火箭玩命噴火。好比你要把卡車從泥坑里推出來(lái),月球是小水坑,一抬就出去;火星是半米深泥潭,不找十來(lái)個(gè)壯漢根本沒(méi)戲。
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火星那層“半吊子”大氣也是原因之一,地球大氣層厚實(shí),飛船回家能靠空氣阻力自然減速;月球沒(méi)大氣,但引力小,反推火箭輕輕一頂就能著陸。
火星偏偏卡在中間,大氣薄得減速不給力,又厚得沖進(jìn)去能燒紅飛船。載人飛船幾十噸重,落地時(shí)得同時(shí)扛住1700℃高溫和高速撞擊,還得自帶上升燃料艙。
這難度相當(dāng)于開著雙層巴士從盤山公路沖下來(lái),既要保證不散架,還得隨時(shí)能倒車爬回去。
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再看看距離多坑人,你以為地球到月球38萬(wàn)公里夠遠(yuǎn)了?火星最近時(shí)都有7800萬(wàn)公里,是地月距離的203倍。實(shí)際上飛船不能直線飛,得按著霍曼轉(zhuǎn)移軌道繞個(gè)大圈,實(shí)際路程暴漲到5.93億公里,足足是月球旅行的1543倍!
就算坐最新飛船也得顛簸半年多,宇航員路上吃喝拉撒全得帶夠,回程補(bǔ)給更得提前備好。兩年太空生存,肌肉萎縮、宇宙輻射、心理崩潰全是大雷。送人火星往返不是送快遞,是打包個(gè)移動(dòng)小鎮(zhèn)扔進(jìn)宇宙。
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最要命的還是燃料問(wèn)題,地球上送1公斤貨進(jìn)太空,得燒632公斤燃料。從火星起飛更夸張,每公斤載荷的燃料成本比月球高十倍以上!想把返程燃料從地球運(yùn)去火星?
假設(shè)送4個(gè)人回來(lái),至少帶20噸燃料,光運(yùn)這些燃料就得發(fā)射十幾枚重型火箭,花費(fèi)夠買下整個(gè)曼哈頓。
NASA曾估算,完成一次火星往返,得用比登月火箭還大的“戰(zhàn)神五號(hào)”連續(xù)發(fā)射13次,才能把零件燃料運(yùn)到近地軌道組裝,這陣仗堪比蓋摩天大樓。
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有人靈機(jī)一動(dòng):咱在火星現(xiàn)造燃料不行嗎?理論上火星有二氧化碳和水冰,能合成甲烷燃料。可現(xiàn)實(shí)是采礦設(shè)備比燃料還沉!精煉廠、化工廠、發(fā)電站全套設(shè)備運(yùn)過(guò)去,重量遠(yuǎn)超直接帶燃料。
這就好比你為野餐帶瓶可樂(lè),結(jié)果背包里塞進(jìn)整個(gè)可口可樂(lè)工廠。SpaceX粉絲總說(shuō)“星艦飛船馬上搞定火星往返”,但專家說(shuō)光在火星用機(jī)器人建燃料廠這項(xiàng),當(dāng)前技術(shù)就夠嗆。
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難道真沒(méi)招了?科學(xué)家盯上兩件“神器”:可控核聚變引擎和反重力技術(shù)。可控核聚變要是能成,飛船速度翻幾倍,地火路程縮到一個(gè)月。
反重力技術(shù)更玄,傳說(shuō)能無(wú)視星球引力,讓飛船飄著進(jìn)出大氣層。可惜這兩樣還在實(shí)驗(yàn)室畫圖紙。
眼下靠譜的路子,還是得先派人登陸建基地,像淘金熱那樣就地開礦煉油,慢慢攢出“返程火箭生產(chǎn)線”。
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如果以后真看到“招募火星移民”廣告,可得擦亮眼。在火箭還靠化學(xué)燃料吭哧的年代,火星之旅的終點(diǎn)站確實(shí)是那片紅色沙丘。
但別灰心,當(dāng)年萊特兄弟的破飛機(jī)才飛12秒,如今滿地空客A380亂跑。科學(xué)玩的就是把“不可能”熬成“已打卡”。
等哪天核動(dòng)力飛船呼嘯升空,火星返程票沒(méi)準(zhǔn)比打折機(jī)票還便宜。在那之前,咱還是先給地球老家多栽幾棵樹吧。
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