2039年，人类登陆火星

杭苏

进军火星

在太阳系中，火星是除了金星外距离地球最近的行星。火星有着类似于地球的四季交替，在火星上的1天几乎与地球上的一样长，火星与地球的诸多相似点吸引人类不断发射探测器去了解火星。早在上个世纪60年代，人类就踏上了征途：1971年美国“水手9号”成为第一个火星轨道飞行器；1997年7月4日由美国“火星探路者”探测器携带的“索杰纳号”成为第一部成功在火星着陆的火星车。如今，已有40多枚探测器到达过火星。第一批登陆火星卫星的“火星宇航员”也有望在2033年前启程。

火星距离地球最近的距离是5？600万千米，最远距离4亿千米！火星之旅十分遥远，不仅飞向火星要花9个月的时间，连地火远程通讯也要延迟20多分钟，即使乘坐还在研制中的、可以持续加速或减速的核动力太空船，整个航程还是要持续三四个月。这种核动力太空船携带数千枚小型核弹，当飞船需要动力时，宇航员就从船尾释放出一颗核弹，接着再释放出一些由含氢塑胶制成的固体圆盘，当飞船驶出一定距离，核弹将在飞船后面爆炸，蒸发掉塑胶圆盘，将其转化成高热的等离子浆。这些等离子浆会向四面八方冲击扩散，其中一些将会追上太空飞船，撞击太空飞船尾部巨大的金属推进盘，从而推动太空飞船高速行驶。太空飞船上还设计了一个震波吸收系统，可以把冲撞到金属推进盘上的能量储存起来，并逐渐释放出去。

登上火星

早期火星考察任务的最佳人数应该是4个人：2位接受过野外地质和系统工程培训的专业飞行员；1位接受过飞行、系统工程和野外生物学培训的专业野外地质学家；还有1位是接受过医学和野外地质培训的专业野外生物学家。考察任务的成功与否就不单单取决于某一个人，除了为整个团队奉献自己的专长，还需要整个团队的通力合作。在历史上，孤军奋战的小探险队如果有一位经验丰富的领导者指挥，往往更能取得巨大的成功。

由于火星之旅的时间长达数月，考察队必须不断演练着陆和其他航程中会遇到的飞行操作。火星考察的发射和着陆之间有长达9个月的间隔，不在飞船上进行定期演练的话，这段时间显然会过于漫长。地球上的地面控制无法实现传统的任务控制功能，因为地球与火星飞船之间会出现通讯延迟（单程通讯最长需要22分钟）。因此，地面将承担那些不需要与火星考察队实时互动的任务，例如数据分析处理、每周计划、系统及消耗品监测分析、维护计划以及方案研发等。探测任务的实时控制必须由宇航员自己来完成。比如说，考察任务可能由两组队员构成，一组着陆火星的时候，另一组会留在绕火星轨道上担当任务控制中心；第一组队员返回轨道之后，第二组队员则会着陆到另一个地点进行考察等。

考察地貌

科学家预计，影响火星地质结构的因素介于地球和月球之间，因为这颗红色行星的尺寸介于两者之间。事实上，从不断增长的火星地理知识已经证实了这一点。从火星轨道探测器和海盗号着陆探测器发回首批火星照片时起，我们就知道火星的地质特征源于内部和外部因素的共同作用。

火星与地球不同，有着一层薄薄的大气，地面大气压大约是地球海平面大气压的1%。大气会改变火星的地质盖层，而这层物质正是考察队员不得不加以评估的：他们必须透过盖层才能识别、分析和了解下面的岩石单位。火星大气会过滤掉一些较小的流星和彗星——如果让这些“小家伙”击中地面，会形成直径不超过30米的陨击坑，较大的陨击坑又称“环形山”。因此，火星表面不会像月球那样布满撞击产生的“飞沫”。相反，物质移动的主要方式是被风吹动的尘埃。火星上的尘埃有着多种来源，包括风对岩石的侵蚀、山崩、外来天体撞击和化学反应。尘埃形成的松软沙丘是考察队员需要避开的，它们与地球上在平原和山隘间被风吹到一起形成的深雪堆非常相似。事实上，“勇气号”和“机遇号”火星车有时就会陷在里面。

尽管火星大气起到了一定的过滤作用，但与撞击有关的地质现象，仍然主宰着大部分暴露在外的火星地质构造的表面和近表面纹理。到达火星的第一批宇航员必须弄清楚抛射、碎裂和激波对岩石的改变。不过，并非所有岩石都跟撞击有关。在许多裂谷以及其他地区，层状岩石似乎主要是沉积岩或者火山地层。撞击产生的表层土并没有覆盖住所有地方，火星地下许多岩床露出地表的岩层断头，让考察队员很容易进行常规的地质学检测和采样。火星上的液态水会蚀刻地貌，产生新的矿物。实验室分析已经证实，火星轨道探测器和着陆探测器对火星矿物的分析，已经检测到了多种含水黏土以及可能从水中析出的硫酸盐。火星的岩石中含有大量氧化铁（赤铁矿）。这是火星上曾经存在液态水的另一个迹象。水还会转移矿物，开凿山谷。一些“天外来客”的撞击似乎还融化了地表下的冰，导致了泥石流。火星宇航员可能会遇到的矿物种类将远远超过我们原来的想象，他们必须做好准备解释这些矿物的来源。

总而言之，火星表层土由撞击产生的抛射物和泥石流或洪水带来的碎屑构成，其中还夹杂着被风吹来的尘埃。在火星两极地区，表层土中还含有水和二氧化碳构成的冰或霜冻，“凤凰号”火星着陆探测器最近证实了这一点。

任重道远

由于火星和地球有如此众多的不同之处，未来的火星野外宇航员将面对许多新的挑战。在火星上考察必须穿戴加压宇航服，这是影响考察效率的主要因素。只有身穿加压宇航服。才能在非常严酷的环境下进行大量的野外考察工作。机器人野外考察助手或许可以帮助宇航员预先规划野外活动。来自火星的图像显示，尽管风吹来的细小尘埃会在许多岩石表面形成一个类似“岩锈”的极薄覆层，但是风也会经常清理岩石表面，因此尘埃覆层不会对观察岩石和识别矿物产生大的影响。

考察队员需要非凡的洞察力，必须考虑风力、重力及水力搬运物质所造成的影响。在火星考察时，人眼也可能会产生错觉。在真空或者稀薄大气中，我们的大脑会倾向于低估距离。在地球上的沙漠或者高山地带，通透的空气也会使人出现类似的错觉：没有房屋、树木、灌木、电线杆等人们熟悉的物体作为参考，这种错觉会进一步加深。地表上的尘埃同样会欺骗双眼。在地球上的雪地里，回看自己的影子或者在飞机飞越丛林或农田时遥望飞机的影子，只要朝背离太阳的方向看过去，都会出现一团强烈的反向散射。这种所谓的“反向效应”看起来就像一个明亮而弥散的亮斑。火星上的宇航员也会看到反向效应。反向散射会把一些光投进阴影。而朝向太阳方向看到的阴影只会被其他表面散射的少量光线照亮。因此在拍摄照片时，必须根据与太阳方向的夹角来调整相机的光圈。未来科学考察用的照相机和摄像系统，应该具备根据光照条件自动调节光圈的能力。？？？？

鉴于火星探测任务的昂贵成本和历史重要性，探测任务必须确保万无一失。如果出现问题，宇航员也应该能够继续执行他们的任务，并实现所有的主要目标。比如说，飞船最好能携带两个着陆器，以防止其中一个无法使用；如果在进入大气层、下降及着陆的过程中系统或软件出现异常，宇航员能够紧急迫降着陆。一旦考察队在火星上安全着陆，就可以在地球控制中心的协助下，花点时间慢慢解决出现的这些问题。