18新利最新登入如何登陆火星?

2007年,欧洲航天局的彗星追逐者罗塞塔号巡航火星并拍摄了这颗行星的照片。查看更多火星图片。"width=
2007年,欧洲航天局的彗星追逐者罗塞塔号巡航火星并拍摄了这颗行星的照片。查看更多火星图片。
欧洲航天局/盖蒂图片社

人类最后一次踏上月亮那是近40年前的事了,现在正在计划一场重聚之旅。这一重点的很大一部分将是在月球上建立商店,并利用这些努力为机器人和载人探险做准备火星.仅仅是重返月球表面(计划不迟于2020年)就是一项艰巨的任务;但是,简单地说,将人类送往另一个星球所需的计划和独创性是天文数字。

火星图片库

为了帮助尝试这样的壮举,科学家和工程师必须解决数百个问题和问题。研究人员正在制定关于表面的答案火星根据他们绕圈时的观察卫星而且粗纱机器人

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让我们快速复习一下这颗红色星球。火星是离太阳第四远的行星,年龄与地球相仿地球大约有46亿年的历史。火星的半径约为2107英里(3390公里),大约是地球大小的一半。总的来说,天气要冷得多(尽管夏天会变暖)。不过,不要想着不穿太空服在火星表面跑步。如果大气的低压没有杀死你,那么构成大气95%的二氧化碳就会杀死你。火星大气中氧气含量只有0.13%,而地球大气中氧气含量为21%。火星缺乏强大的磁场,尽管科学家怀疑曾经存在过更强的磁场(炽热内核的副产品)。火星上经常发生大型沙尘暴,两颗名为火卫一和火卫二的小卫星围绕火星运行[来源:美国国家航空航天局].

那么体操运动员和火星之旅有什么关系呢宇航员有什么共同点?除了穿着古怪的制服,他们都必须坚持着陆才能成功。这篇文章将特别关注载人火星任务的一个方面——着陆。让我们来看看为了安全抵达火星,研究人员必须克服的一些挑战。

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登陆火星的挑战

艺术家绘制的两个火星探测车之一,勇气号和机遇号。由于重量很轻,这两种飞行器都比载人着陆飞行器更容易着陆。"width=
艺术家绘制的两个火星探测车之一,勇气号和机遇号。由于重量很轻,这两种飞行器都比载人着陆飞行器更容易着陆。
图片由美国国家航空航天局/喷气推进实验室

的挑战火星尽管研究人员正在计划并努力弄清楚我们如何实现这一目标,但着陆的次数还是很多的。18新利最新登入假设人类能够到达火星附近,在着陆时有几个因素需要考虑。科学家和工程师们已经开始研究不同的工艺和设计理念。考虑因素包括飞行器的形状、使用的燃料类型、发动机的位置和有效载荷的大小。另一个问题是,以短时间推进器燃烧的形式进行的推进机动是否会在着陆时伴随降落伞。还有一个问题是如何最好地适应18新利最新登入宇航员在星际任务中……这样的例子不胜枚举。

人类登陆火星的主要问题之一是弄清楚如何减速,这样着陆的飞行器就不会撞到地面。18新利最新登入问题在于火星稀薄的大气层。此问题不影响火星探测器的着陆,因为这些机器很轻。如果人类登上火星,他们将需要携带相当多的行李,而且没有稠密的大气层提供摩擦在美国,要减缓这个更重的载荷将非常困难。

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摩擦帮助缓慢移动的物体的方式可以在你的日常生活中看到。例如,想想当你看到一个司机猛踩刹车迅速停下来的时候。同时,飞机——很像宇宙飞船——利用空气摩擦来降低速度并安全着陆。

影响火星大气密度的其他因素使着陆情况进一步复杂化。季节、天气、纬度甚至一天中的时间都可以改变大气的密度。例如,大约有800万吨二氧化碳季节性地离开并重新进入火星大气层。这相当于9英寸(23厘米)的干冰(固体二氧化碳)[来源:百科全书又何妨].研究人员正在模拟火星的大气变化,这样宇航员就可以在足够密集的区域着陆,同时还能提供足够的能见度。计划人员正在考虑到达的航天器是应该立即飞到月球表面(从操作角度来说可能更容易),还是在着陆前停留在轨道上。在轨道上停车宇航员更多的灵活性,以防沙尘暴袭击,类似于飞机在恶劣天气下绕机场飞行。

现在我们已经了解了任务规划者面临的一些挑战,让我们看看下一页上正在讨论的一些可能的解决方案。

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火星预期任务计划

这些猎户座乘员探索飞行器(左)和战神1号和战神5号(右)的模型代表了即将前往月球的航天器。这些航天器,或类似的航天器,可能会前往火星。"width=
这些猎户座乘员探索飞行器(左)和战神1号和战神5号(右)的模型代表了即将前往月球的航天器。这些航天器,或类似的航天器,可能会前往火星。
马特Stroshane /盖蒂图片社

登陆火星这不会像在公园里散步那么简单,但也可能没有最初想象的那么棘手。虽然想法仍在酝酿中,但以下是火星任务计划可能涉及的一些细节。

计划人员必须决定是分阶段着陆,还是将有效载荷分别送入地面,还是一次性全部着陆。也许可以实现大质量的着陆,但宇航员可能被限制在地球上海拔较低的部分着陆,而且他们可能只能携带少量物资进行有限范围的短期访问。

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航空航天专家罗伯特·祖布林在他的书《火星案例》中提出的一个想法是,在载人飞船到达火星之前,先发射一艘运载货物的飞船。这个货运飞船可以提供足够的补给来增加宇航员的停留时间,并且已经为返回做好了燃料准备(下面将讨论)。宇航员可以离开他们最初到达的栖息地飞船,以便开始在火星上发展基础设施。

祖布林计划的关键是返程燃料是在火星上制造的。火星的大气层(与月球不同)含有丰富的二氧化碳,将来可能会派上用场宇航员.例如,通过混合大约6公吨的(由于这个原因,多余的氢气可以被带上飞船)加上二氧化碳,一个化学处理器可以产生足够的甲烷和氧气来推动飞行器在升空和返回的过程中地球.从这些相同的基本构件中,处理器还可以产生氧气,水和燃料,我们的宇航员在火星上长时间停留时需要的燃料,以及回家的飞行,节省了出站货运空间。

计划人员还在研究是将航天器的一部分留在轨道上,还是将其全部带回地面。但知道飞船(从地球上发射的原始飞船的残骸)能够登陆火星是任务计划设计中的一个重要因素。剩下的部分有时被称为地球返回飞行器ERV),宇航员最终将使用它返回地球。能够让整个ERV着陆——而不仅仅是一个着陆器——可以允许更长的访问时间,并避免与复杂的轨道机动相关的并发症[来源:祖布林].但这类技术决策仍在讨论中。

看起来我们已经准备好降落到水面了,所以让我们仔细看看我们乘坐的是什么。目前,一艘前往火星的宇宙飞船将与旧的相似阿波罗计划——沿着新的星座计划的路线,该计划计划将人类带回月亮

ERV(或航天器将着陆的任何部分)可能最终看起来有点像软糖。盘子状的大盘子状减速伞(或防热罩)将有助于增加飞行器进入大气层时产生的摩擦力,从而使其减速[来源:祖布林].

一种可能的情况是,在飞行器最初穿过大气层以降低速度后,它会回到轨道位置。在选定的时间,再次使用飞行器——可能带着降落伞——穿过大气层向火星表面进行最后一次飞行。然后可以发射小型推进器以确保顺利着陆。要了解更多关于着陆机动的知识,请阅读18新利最新登入航天飞机是如何工作的

现在我们已经研究了围绕火星登陆的一些未知方面,让我们讨论一下关于该任务的其他问题。

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登陆火星的细节

巨大的水手谷是火星上一个巨大的峡谷系统,也是科学家们想要直接研究的众多表面特征之一。"width=
巨大的水手谷是火星上一个巨大的峡谷系统,也是科学家们想要直接研究的众多表面特征之一。
Stocktrek /主题/图片盖蒂图片社

载人任务仍有很长的路要走,因为许多细节登陆火星必须解决。美国的计划是重返月亮到2020年,最终在那里建立一个永久基地。关于我们何时采取下一步行动和火星之旅的估计是暂时的。据英国国家航天中心称,此次发射的目标是国际合作宇航员到2030年到达火星

将人类送往火星的价格将根据最终的航天器和任务计划设计而有很大差异。利用与现有技术相似的技术有助于控制成本。例如,星座火箭是基于土星五号,利用了一些设计元素航天飞机程序。另一个省钱的方法是利用火星大气产生燃料、氧气和燃料(就像我们在上一页读到的)。

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初步的航行有可能将人类送入火星轨道,而无需实际在火星表面着陆,尽管许多业内人士认为,如果你不打算近距离接触火星表面,那么探索就没有意义。这就像开车去海滩,整个下午都在车里看大海。然而,这可能有助于解决长18新利最新登入距离太空旅行的一些问题,并使探险者能够接收来自地球的实时报告机器人在地球表面,没有着陆的风险和成本。能从火星带回样本的机器人飞行器也在研发中。

唉,一旦着陆的航天器周围尘埃落定,宇航员可以迈出踏上火星表面的第一步,他们也为科学家们打开了一个全新的难题——主要是宇航员如何在火星严酷而不妥协的气候中生存,以及他们在那里的时间如何度过?18新利最新登入这些问题改天再问吧。

有关火星和未来太空18luck手机登录探索的更多信息,请访问下一页的链接。

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火星登陆:作者注

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杰西卡·图特曼,特约撰稿人
18新利最新登入HowStuffWorks 2009

在我写这篇文章的时候,航天飞机计划已经结束,星座计划也被取消了,这让我很难过。公共和私人空间探索是一个不断变化的领域,有不同的国际参与者,但我希望其他人能接过把我们带回月球和火星的重任。

我喜欢写这篇文章,尤其喜欢读罗伯特·祖布林的书。许多人提出了我们可以进行载人星际任务的方法,但在我看来,祖布林的策略是最优雅、最实用的。他的计划包括利用这颗红色星球的资源为一系列载人和无人任务提供燃料,以建立一个基础设施,使我们能够真正地直接探索我们的天体邻居,同时在任何设备或航天器发生故障时创建冗余。

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来源

  • 阿尔德里奇,E.C.等人。《启发、创新和发现之旅》总统关于执行美国太空探索政策的委员会报告,2004年6月。(2008年5月13日)http://govinfo.library.unt.edu/moontomars/docs/M2MReportScreenFinal.pdf
  • 钟,吉姆。“两者都有空间?”人类vs.机器人太空任务。”科学美国人科学谈话播客,2007年7月18日。(2008年5月13日)http://www.sciam.com/podcast/episode.cfm?id=D9A7341D-E7F2- 99DF-3D14CB5FAD1A7A66
  • 英国国家航天中心。《奥罗拉:探索月球、火星和更远的地方》(2008年5月13日)http://www.bnsc.gov.uk/content.aspx?nid=5616
  • 克里斯蒂安,约翰等人。“人类火星探索的入口、体面和着陆系统的尺寸”2006年航天论文集。(2008年5月13日)
  • Connolly,约翰。“星座计划概述。”星座计划概述。2006年10月。(2008年5月13日)http://www.nasa.gov/pdf/163092main_constellation_program_overview.pdf
  • 星座:美国宇航局的新航天器:阿瑞斯和猎户座(2008年5月13日)http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/ares/index.html
  • 《星座计划:美国新一代探险家的宇宙飞船》(2008年5月13日)http://www.nasa.gov/pdf/166914main_FS_Orion508c.pdf
  • 兰迪斯,杰弗里。“火星轨道远程操作:人类探索的建议。”宇航学报,2008年1月。(2008年5月13日)
  • “火星:极端行星。”美国宇航局喷气推进实验室。2006年3月22日。(2008年5月13日)http://marsprogram.jpl.nasa.gov/facts/
  • “火星(星球)。”百科全书又何妨。(2008年5月13日)http://www.britannica.com/EBchecked/topic/366330/Mars
  • 《返回火星样本:探索红色星球的下一步》火星日报2008年7月3日。(2008年5月13日)http://www.marsdaily.com/reports/Mars_Sample_Return_The_Next_Step_In_ Exploring_The_Red_Planet_999.html
  • 麦克洛克,玛丽。“人类在火星上生活?”FirstScience.com。8/7/2007。(2008年5月13日)http://www.firstscience.com/home/articles/space/human-life-on-mars_ 34740.html
  • Moomaw,布鲁斯。“火星入侵地球。”《大地日报》2001年6月4日(2008年5月13日)http://www.spacedaily.com/news/life-01p1.html
  • 斯奎尔斯,史蒂文W。“火星”。世界图书在线参考中心,2004。2008年5月13日)http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar346000
  • 联合国外层空间事务厅。“关于各国探索和利用外层空间,包括月球和其他天体活动应遵守的原则的条约。”1/2008。(2008年5月13日)http://www.unoosa.org/oosa/SpaceLaw/outerspt.html
  • 威尔斯,格兰特等人。“人类火星探索的进入、下降和着陆挑战”美国宇航学会,2006年2月。(2008年5月13日)http://smartech.gatech.edu/bitstream/1853/14772/1/AAS_20GN%26C_ 2006-072.pdf
  • 纽约,斯蒂芬。“考虑到单引擎故障,载人降落火星的发动机布置。”麻省理工学院2006年8月25日。(2008年5月13日)http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/37949
  • 罗伯特·祖布林。《火星案例》。试金石。1996。(2008年5月13日)

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火星登陆:小抄

你需要知道的事情:

  • 前往火星将是一项壮举,探索火星表面和返回火星也是如此。但是,计划宇航员如何实际着18新利最新登入陆,对于这一重大任务来说,看似简单的一步,实际上会带来许多挑战。
  • 在登陆火星时,稀薄多变的大气层是主要的复杂因素之一。搭载宇航员的宇宙飞船可能会比迄今为止在火星着陆的各种火星车重得多,所以成功地让它们减速将是一个问题。
  • 许多不同配置的飞行器设计、任务计划和战略战术已经被反复讨论,但截至2011年,还没有最终确定。
  • 一个有趣的想法是让无人飞船和有人飞船依次着陆,开始建造基础设施。第一个登陆火星的无人驾驶飞行器将利用剩余的氢气刺激与火星大气的化学反应,产生燃料、水和氧气,供宇航员下次到达时使用。
  • 将人类送上火星的时间表、参与者和成本都在不断变化。

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