算一算，航天員登上火星還要多少年？_風聞

​來源：中國航天報

最近，特朗普簽署行政令，準備將美國航天員送往火星，加上馬斯克連續發佈“移民火星”計劃，使載人登火再次引發了廣泛關注。不過，外界分析認為，載人登火仍面臨多重難關，綜合考慮各方面因素，航天員大概在2050年左右才有可能安全、穩妥地開展火星之旅。

航天員開展火星之旅想象圖。

為什麼實現載人登火還需要那麼久？這就要從載人登火必須攻克的難關談起。

20世紀60年代，隨着美國和蘇聯開展“太空競賽”，探索火星成為重要目標，但受限於技術水平，成功的火星探測器寥寥無幾。隨後，“阿波羅計劃”載人登月連續成功，近地軌道空間站開始建設，兩大航天強國調整了戰略發展方向，火星探測逐漸“冷卻”，遺留了很多尚未解決的技術難題。

地球和火星的距離最遠可達4億公里，最近也超過5000萬公里，經計算軌道週期可知，兩大行星每隔780天左右才會短暫靠近，即所謂“會合週期”。這意味着，在使用化學能動力的前提下，航天器完成地火單程飛行需要半年以上，回程也要等待“窗口期”，再考慮到航天員在火星表面工作，預計完整的地火往返旅行耗時不少於3年。這個時長指標是當前載人航天技術難以支持的，更不必説涉及深空環境潛在風險、複雜工程組織管理、綜合任務保障、航天員安全性等因素。

其中，航天員安全性問題特別突出。載人航天各個分系統均儘量提高冗餘，確保航天員安全可靠地執行任務。眾所周知，經歷長期太空微重力環境生活後，人體的骨骼肌肉、心血管系統、免疫系統等普遍會遭受明顯的消極影響。在現有技術條件下，航天員想執行火星任務，必然長期處於不斷變化的重力環境中，生理風險難以評估，心理隱患也不容忽視。如果不能解決這個問題，載人登火任務就會面臨更加複雜的道德和社會風險。

究其根本，這體現了當前火箭、載人飛船等航天器動力/運力不足的尷尬。在“阿波羅計劃”促使人類暢想載人登火的年代，馮·布勞恩經過研究論證，認為需要10枚土星5號重型火箭才有可能實現載人登火。這樣看來，如果使用“太空發射系統”等傳統設計的重型火箭執行載人登火任務，必然付出難以承受的代價。

對此，科研人員提出的主要思路有兩種：其一，推動航天器動力革新，擺脱化學能動力限制，大幅縮短地火單程飛行時間，但相關技術成熟應用恐怕不會早於21世紀中期；其二，提高載人航天器保障能力，改善航天員太空生活條件，具體措施包括顯著擴大載人航天器供電供氧供水能力、設置人造重力空間、提供更豐富的太空娛樂和更穩定順暢的天地通話條件等。

馬斯克近期宣傳，2026年發射“星艦”着陸火星，2028～2029年嘗試“星艦”載人探火計劃，屬於後一種思路的嘗試，或許有望提高載人登火任務的成功率，但必須解決“星艦”高頻次發射、重複使用、“太空加油”等難題。從測試進程來看，“星艦”何時獲得深空載人資質也難以預料。

“星艦”飛行圖。

更麻煩的是，航天員安全着陸火星表面後，如何克服地火通信的延時困難，在充滿未知的荒蕪環境中完成任務，再實施一次安全性要求苛刻的載人發射？科研人員對此嚴重缺乏經驗和系統性研究。

有觀點認為，應當先行開展足夠多的無人火星任務，利用人工智能技術，初步在火星軌道和表面上建設基礎設施，支持航天員活動，預計相關技術測試和工程組織耗時不少於20年。

此外，從火星表面發射載人航天器返回地球，怎樣解決推進劑問題？如果從地球將大量傳統化學推進劑攜帶到火星，那麼成本過於高昂。如果嘗試利用火星資源製取足夠的化學推進劑，或者從地球輸送新型能源設備到火星，相關技術成熟應用也很難早於21世紀40年代。

事實上，外界分析美國航天官方預算和商業航天投資情況，發現載人登火計劃似乎並未被認真對待。

一方面，特朗普簽署載人登火行政令，表明美國官方將投入一定的資源，支持預研工作，相比大規模工程實施，仍有很大的差距。目前，美國宇航局的預算重點是“重返月球”、國際空間站運營、無人探索更遙遠的行星，對火星探索的支持不足，火星採樣返回計劃更是橫生波折。

另一方面，商業航天探索火星的熱情不像宣傳願景那麼高漲，主要目標是爭取火星環繞器訂單，利用美國宇航局的技術積累，通過優化管理和針對性技術攻關，在火星登陸、採樣等環節中降低成本。哪怕是技術實力最強、宣傳最有力的SpaceX公司，仍然主要關注在近地軌道乃至地月空間尋找更多盈利機會。

總之，考慮到巨大的系統工程與技術挑戰，加上人類生理條件很難適應漫長而充滿風險的火星之旅，各國航天對載人登火普遍處於預研階段。相信積累更多工程技術經驗後，人類有望在21世紀中期踏上火星。