中国人的“火星梦”比较务实?已实现火星无人采样返回,但短期内移民火星不现实!

日期:2021-05-19
来源:头条号 @细说科技

1964年,美国就向火星发射了探测器,但直到30多年后的1997年才成功在火星表面实现火星车软着陆,2004年才成功在火星软着陆重达180公斤的“机遇号”。

中国呢?本想借助俄罗斯的力量搭“顺风车”发射“萤火一号”火星探测器,却因俄罗斯火箭故障失败了。2020年,中国直接单干,而且是只发射“天问一号”一个探测器就一步到位实现“绕、落、巡”!本来“绕、落、巡”三个步骤都很难,中国一起做等同于难度提升至少3倍!

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“天问一号”火星探测器

前苏联俄罗斯先后开展20次火星探测任务,却只有在1971年发射的“火星3号”成功实现软着陆,然而仅仅20秒以后就和前苏联的地球控制中心失去联系。即便勉强算成功了,“火星3号”也只是实现“绕落”这个目标,本身并没有携带火星车,无法实现“巡”这个目标。后续前苏联俄罗斯开展的火星探测任务再也没有更进一步,不得不说十分悲哀。从中我们也就不难理解实现“绕落巡”难度有多大!

那么“天问一号”火星探测器任务取得圆满成功有什么重大意义呢?

简单说就是,一步就赶上美国40多年才完成的火星探测目标。这意味着我们的投入产出比堪称史无前例!

业界专家估计,“天问一号”探测器造价约24亿元(3.7亿美元),相比之下,2004年美国发射的“勇气号探测器”造价就高达4亿美元,按照现在的美元测算大约相当于7.5亿美元!而同样是2020年发射的美国“毅力号”火星探测器造价更是高达27亿美元!

目前“天问一号”完成的探测目标略超2004年美国“勇气号”火星探测器完成的探测目标。1964年至2004年40年间,美国总计向火星发射了17个探测器。假设单个火星探测器按照现有美元计算造价约6亿美元,那么这40年间美国仅研制火星探测器花费就超过100亿美元,还不包括运载火箭本身的造价。

对比发现,中国的“天问一号”探测器仅耗费美国40年火星探测的几十分之一成本,就赶超它40年来的完成的目标!这令国人无比自豪的同时,也令不少外国人羡慕嫉妒恨!

懂英文的可以去外网看看,美国网民各种嫉妒,有不少人居然说我们从美国宇航局偷了很多技术。日本很多网民也是一片质疑声。这也说明我们这次取得的成果含金量非常高!在此要给中国航天全体成员点赞,如果不是他们的精心规划,中国也不可能以这么小的代价取得如此辉煌的成果!

这次任务的成功也为中国下一步“火星表面无人采样返回”奠定了坚实基础。

那么接下来中、美两国谁会率先完成“火星表面无人采样返回”探测目标呢?

毫无疑问,“火星表面无人采样返回”技术难度非常大!由于距离非常遥远,而且火星也有大气层,火星引力也比月球大2.28倍左右,从火星表面无依托发射难度不仅远比从月球无依托发射更大,还需要有整流罩防护。

采样后如何转移至小火箭“头部”并封装发射,难度也很大。这对于中、美两国,乃至全世界所有发达国家来说都是难度非常大的技术!客观来讲,中、美两国都没有很大把握成功实现“火星表面无人采样返回”。然而,仔细分析对比却发现,中国现在掌握的“火星表面无人采样返回”关键技术竟然比美国更多!

先来看看“火星表面无人采样技术”需要什么关键技术:1、大运力运载火箭技术。2、深空探测技术。3、火星表面软着陆技术。4、星球表面无人采样技术。5、星球表面无依托发射技术。6、轨道对接技术。

嫦娥五号月球无人采样返回成功证明我们已经攻克第1大项、第4大项、第5大项、第6大项共计4大项技术。

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嫦娥五号月球无人采样返回全过程示意图

天问一号火星探测器任务取得圆满成功则证明我们已经攻克第2大项和第3大项技术。

发现没有?我们竟然已经攻克了“火星表面无人采样返回”的所有关键技术!

那么美国攻克了哪些关键技术呢?

1、大运力运载火箭技术。2、深空探测技术。3、火星表面软着陆技术。4、轨道对接技术。

对比发现,至今美国都还没尝试过星球表面无人采样返回!当年美国登月也只是有人登月,全过程都是有人操控。然而火星距离那么远,火星表面有大气,软着陆难度也远比在月球表面更大,几乎不可能采用人工操控。

没有经过实际验证的技术就无法证明攻克了这项技术,因为实际和技术方案很可能会有出入!只有实际尝试成功才能验证技术方案的可行性。

因此,虽然美国在火星软着陆方面经验更加丰富,但在无人采样返回技术方面,中国却是领先美国的。

此外,中国还有2点美国没有的优势:1、航天队伍很年轻,后劲足。2、产业链十分完善,探测器制造、研发成本更低。

目前美国宇航局研制队伍老龄化比较严重,而美国本土又出现制造业空心化问题。很多产业都已经转移出去,很多产业缺少技术工人,造成很多零部件都只能从其他国家采购,采购费用和采购周期都更长。长此以往,中国将在航天队伍战斗力和探测器制造成本方面占据更大优势,这会导致美国在探索成本堪称天价的太空事业方面逐渐落后于中国!

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中国“火星表面无人采样返回”计划

目前媒体报道称,中国计划2029年发射火星探测器实施“火星表面无人采样返回”任务,预计通过发射一发长征3B火箭和一发长征5号火箭就能实现,美国则计划在2030年以后实现。

短期内移民火星有没有可能实现呢?

虽然“火星表面无人采样返回”在不远的将来是很有可能实现的,但是“载人登入火星”却难度非常大,马斯克吹嘘的“火星移民”更是异想天开!

这么说很多人可能不服,那就让数据来说话!

1、所需的硬件。

以1000公斤(1吨)载荷重返地球大气层为例。载人登入月球并重返大气层需要24吨的近地轨道入轨载荷,需要起飞重量约870吨的长征五号才能做到。载人登入火星并重返大气层则需要1312吨左右的近地轨道入轨载荷,以长征五号技术水平的火箭计算,也需要起飞重量约47560吨的超级巨无霸火箭才能做到。如果想要在火星建立人可以生存的温室基地,那么这个数字就更大了!

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1吨载荷重返地球大气层所需的发射入轨重量对比

即便是将上述表格中的第2至第4步骤用电推火箭发动机取代“化学燃料火箭发动机”,平均比冲提升10倍,也需要起飞重量4756吨的重型火箭才能做到!

2、所需的花费。

目前自重仅1吨左右的美国“毅力号”火星车,其探测器本身造价就高达27亿美元,如果着陆重量提升3.7倍,造价就将高达100亿,这还是保守估计,为了维持人的生存,载人登入火星的着陆器需要配备更加昂贵的生存支持设备,造价突破150亿美元也说不定!

除了这两大项巨大代价,载人登入火星全过程的复杂度也堪称史无前例,中间只要出现一个小故障,都可能导致任务失败!难度有多大可想而知!如果是建立人类能够繁衍生息的火星基地,那么难度就更大了!

别说是马斯克了,就是集全人类的力量都未必能够做到!由此可见,马斯克说的移民火星那就是瞎说!以目前人类的技术水平来看,50年后实现这个目标都算非常快的了!