四年內美國能把宇航員送上火星嗎？

【環球時報特約記者 晨陽】編者的話：美國總統特朗普20日在就職演講中聲稱要在任期內實現“星條旗飄揚在火星上”，引起各大媒體的好奇——有美媒認為，特朗普的目標並非沒有成真的可能，或許能促進美國航天的重大進步。也有媒體質疑，當前美國困難重重的“阿爾忒彌斯”載人登月計劃尚沒有實現，如何能在短短4年內實現載人登火星？

得到馬斯克極力支持

特朗普宣誓就任美國第47任總統後，隨即在美國國會大廈圓形大廳發表了時長約30分鐘的演講，其中明確提到“將會把美國宇航員送上火星”。他在演講中表示，“我們將把美國宇航員送上火星，在火星上插上星條旗……這也是一個偉大國家的命脈。現在，我們的國家比任何其他國家都更雄心勃勃。沒有哪個國家能像我們一樣。”

美國“太空”網站21日稱，19世紀美國在北美擴張才得以建立現在的美國，特朗普的演講套用了這一概念並瞄向了太空領域。該報道還注意到，特朗普的這番言論也得到參加就職儀式的美國億萬富翁、太空探索技術公司（SpaceX）首席執行官馬斯克的極力支持，他當場用雙手豎起大拇指，以示贊同之意。馬斯克長期以來一直表示，他建立SpaceX的目標是將人類送上火星，以使人類成為一個多行星物種。

美國《紐約時報》21日稱，特朗普沒有透露登陸火星的具體細節，包括該計劃對美國國家航空航天局（NASA）現有的登月計劃意味着什麼，以及宇航員何時可以到達火星、NASA如何籌集資金以支付該項目的資金等重要問題。特朗普以前曾多次提到登陸火星的願望。去年10月9日，他在賓夕法尼亞州雷丁市的一次競選集會上承諾，在他的第二任總統任期內將實現登陸火星。“我們將在太空中引領世界，並在我的任期結束前到達火星。”在另一次競選集會上，他還催促馬斯克的載人火星計劃進一步加速：“埃隆，讓那些火箭飛船動起來，因為我們希望在我的任期結束之前到達火星”。

美國“政治”網站稱，特朗普與馬斯克在載人登陸火星的目標上達成高度一致。馬斯克在去年大選期間成為特朗普的主要盟友和政治捐助者，他希望 NASA放棄重返月球的計劃，轉而直奔火星。他多次將殖民火星稱為“生命中的人壽保險”。

去年聖誕節期間，馬斯克在社交媒體X上發帖稱：“NASA‘阿爾忒彌斯’載人登月計劃架構效率極低，因為它是一個最大化就業的計劃，而不是一個最大化結果的計劃。我們需要一些全新的東西。”第二天，馬斯克更呼籲完全跳過月球項目：“不，我們要直接去火星。月球會讓人分心。”

但馬斯克的這種主張與NASA當前的計劃截然相反。NASA副局長吉姆·弗裏明確表示，“阿爾忒彌斯”載人登月計劃是完美的，不需要改變。報道還提到，考慮到中國正在推進的載人登月計劃，美國國會目前也並不傾向於支持馬斯克的建議。

時間是否來得及

對於特朗普提出的登陸火星計劃到底有幾分可行性，外界首先關注的就是緊張的時間表。《紐約時報》稱，拋開其他技術細節不談，從時間上看，似乎特朗普的火星登陸計劃並非沒有可能。特朗普沒有具體説明他是否是指要在2029年1月20日，即他在白宮的最後一天之前將美國宇航員送上火星，或許僅趕在最後期限之前向火星發送載人飛船就可以了。

報道注意到，馬斯克去年9月曾公佈了一個相對明確的登陸火星時間表：SpaceX將在2026年向火星發射5艘無人飛船，以測試它們穿過稀薄的火星大氣層並完好無損地到達火星表面的能力。馬斯克説，如果這些無人飛船成功了，那麼首次載人火星飛行將在4年後進行。馬斯克表示，從那時起，SpaceX將高頻率地向火星發射載人飛船，目標是在約20年內建成一座自給自足的火星城市。

從日程規劃上看，馬斯克與特朗普的計劃有可能實現嗎？有分析認為，火星與地球最遠距離超過4億公里，最近距離約5500萬公里，因此選擇合適的時機發射探測器或飛船，可以明顯減少飛行時間。例如2020年10月火星和地球的距離最近，考慮到地球與火星的距離、地球和火星繞太陽公轉的速度、以及探測器的飛行速度，火星探測器的最佳發射窗口期是此前兩三個月左右。因此在2020年7月內，阿聯酋、中國和美國分別向火星發射了“希望號”火星探測器、天問一號火星探測器和“毅力”號火星車。由此可見，何時向火星發射探測器或載人飛船，可以相當準確地預測。

火星與地球的平均會合週期約780天，即26個月左右，在每個會合週期中，這兩顆行星會迎來一次“最接近”。2025年1月是本輪地球與火星會合週期中，兩顆星球距離最近的時候。以此推算，下一次火星與地球位置最近的時候是2027年3月，與馬斯克趕在2026年年底發射無人飛船的計劃基本吻合。但再下一次火星與地球位置最近的時候將是2029年5月，特朗普如想在總統任期看到搭載美國宇航員的飛船向火星發射，飛船需要比最合理時間表提前數月起飛。

至於特朗普想要在總統任期內看到“美國宇航員將星條旗插在火星上”，基本沒有可能了。例如美國“好奇”號火星探測器於2011年11月26日升空，在火星降落的時間為2012年8月6日，耗時約8個月；“毅力”號火星車於2020年7月30日升空，降落在火星的時間為2021年2月19日，用了約7個月時間；中國天問一號探測器於2020年7月23日升空，進入火星軌道的時間為2021年2月10日，途中也耗費了約7個月。也就是説，如果特朗普想要在任內看到“美國宇航員登陸火星”，載人飛船需要提前近一年時間起飛，將顯著增加宇航員的飛行時間並帶來飛行軌跡複雜度的大幅提升，導致任務風險度的不必要增加。

多項技術難關尚未攻克

除了時間表帶來的苛刻要求外，美國推進登陸火星計劃還面臨其他多方面的挑戰。首先來自政治層面的憂慮。“太空”網站稱，美國行星學會太空政策負責人凱西·德賴爾説，特朗普政府改變“阿爾忒彌斯”計劃的驅動力是“保持美國在太空領域的領導地位”，特別是“對抗中國的太空雄心”。報道稱，近年來中國的太空計劃發展迅速，最新目標是2030年將航天員送上月球，並在未來十年內與俄羅斯合作在月球上建造載人研究科研站。同時中國還提前了將火星樣本帶回地球的時間表，最早可能在2031年完成，遠遠早於NASA-歐洲航天局的聯合火星採樣返回計劃。報道提到，美歐火星採樣返回計劃與“阿爾忒彌斯”載人登月計劃都面臨成本飆升和進度超支的困擾，將在特朗普任期決定如何進行重大變革。但如果美國新政府將未來深空探測的重心轉向登陸火星，不但技術風險極大，而且放棄這兩個標誌性的太空項目，將極大影響美國的“太空領先者形象”。“太空”網站稱，如果中國在本世紀率先登上月球，“將對美國在太空領域的雄心造成重大打擊”。

其次，特朗普推進登陸火星計劃將帶來NASA內部項目的大轉向，導致相當程度的混亂。目前NASA內部仍然有很多人主張繼續推進火星採樣返回計劃與“阿爾忒彌斯”載人登月計劃。但馬斯克作為特朗普設立的政府效率部負責人，誓言要從聯邦預算中節省2萬億美元，確保“用好納税人的錢”。分析人士認為，“阿爾忒彌斯”計劃的核心——太空發射系統（SLS）運載火箭可能會被削減預算，它負責將“獵户座”載人飛船送往月球，但這種巨型火箭不可重複使用，每兩年只能發射一次，每次發射的成本高達41億美元。隨着SpaceX的“星艦”超重型火箭有望將單次航天發射的成本降低到1000萬美元以下，SLS和“阿爾忒彌斯”計劃受到了嚴厲批評。類似的情況也出現在NASA的火星採樣返回計劃中，“太空”網站稱，當SpaceX搭載的美國宇航員可以在2028年前後將火星樣本帶入飛船時，繼續花費數十億美元在2040年完成無人探測器的火星樣本返回任務就沒有意義。德賴爾認為，該項目的前景非常黯淡，“一個合乎邏輯的替代方案可能是馬斯克以某種方式將該項目與SpaceX的計劃合併”。

“太空”網站猜測，近年來NASA經費持續削減，不可能同時支撐多個重量級深空探測任務。因此特朗普政府可能選擇取消耗資巨大的火星採樣返回計劃與“阿爾忒彌斯”載人登月計劃，將上百億美元的經費轉用於馬斯克主導的火星登陸計劃，從而解決後者的資金問題。但這些重大項目的調整不可避免地會導致一定程度的混亂，進而導致本已緊迫的時間表更緊張。

《紐約時報》批評稱，長期以來，馬斯克一直為他的火箭開發提供不切實際、過於樂觀的時間表。2016年，他預測SpaceX的首次火星無人任務將於2022年發射，宇航員將於今年前往火星。如今SpaceX在技術上取得長足進步，但仍然遠未達到完成火星之旅所需的條件。即便是飛向火星的單程任務，SpaceX計劃執行火星任務的“星艦”超重型火箭也必須首先需要完成在軌添加燃料的技術驗證。SpaceX此前宣稱，在軌道上加註燃料是提升飛船有效載荷的最有效辦法，可以極大降低發射成本。但現實是“星艦”目前剛完成第七次發射試驗並遭遇挫敗。就技術成熟度而言，“星艦”距離獲得載人飛行的認證尚有較大差距，很多關鍵技術也還有待測試。

如果執行載人飛行，對於飛船的要求要比無人探測器高得多。例如宇航員前往火星需要至少7個月的太空旅程，這也意味着“星艦”的生命支持系統必須非常可靠地執行一系列任務，以保持飛船的宜居性。同時它還需要抵禦深空環境中的強烈宇宙輻射，避免宇航員的身體機能受損。“太空”網站則提到，長時間的太空旅行，還可能對獨處飛船的宇航員心理造成無法預測的影響。

宇航員成功登陸火星後，回程將需要更多尚未驗證的技術。考慮到地球與火星的會合週期，抵達火星的宇航員需要在火星上停留兩年多時間才能返程，因此飛船需要能在火星惡劣的環境中保證宇航員至少兩年的生活所需以及返程的必要消耗，很可能需要發射多艘“星艦”才能攜帶如此眾多的物資。同時還需要NASA對火星表面展開更多探索，選擇適合宇航員長期駐留的地點。 

此外，“星艦”採用甲烷和氧氣作為燃料，返程時必須重新補充。儘管SpaceX大膽設想利用太陽能從火星空氣中進行提取，但相關技術目前仍處於假設階段，距工程化實用落地還有很遠的距離。《紐約時報》稱，可以想象，SpaceX在早期階段更可能會派出大批攜帶額外燃料的“星艦”在火星軌道對返程飛船進行在軌燃料加註，但這些設計會顯著增加任務複雜性，並帶來風險。