今年两会出了一个振奋人心的消息,那就是中国决定在2030年的时候去一趟火星,然后采集一些土壤送回地球研究分析。如果成功,中国将会成为世界第一个从火星采集土壤样本的国家!

等等,为什么是第一个?美国不是很早就已经登陆火星了,难道他们不是第一个从火星采集土壤的国家?还真不是,直到今天,美国的火星土壤样本还留在火星上没带回来呢。

美国为什么没有把火星土壤带回地球?

美国从上世纪70年代就开始往火星发射探测器了,后来也陆陆续续发射了好几次探测器,但是执行土壤采集任务的是2021年发射的“毅力号火星车”。

据悉,毅力号火星车已经完成了土壤样本的采集,并将样本都封存在样本管中,然而想要把这些样本带回地球,还需要再等10年。这不禁让人疑惑,美国在上世纪60年代的登月中,就可以带回土壤,难道从火星带回土壤还会更难?

确实难,要知道,地月距离只有38万公里,但是地球到火星的距离有5500万到4亿公里。这样遥远的距离,哪怕从地球发送一条指令,也要十多分钟之后才会接收到,那么火箭往返需要携带的燃料,那更是多的难以想象。

然而就算探测器登上了火星,火星的引力比月球大一倍,这意味着探测器从火星上起飞需要更多的燃料,再加上火星上有大气层存在,仅仅是起飞的环节,消耗的燃料就比月球上还要多。然而这个项目还要考虑往返,携带的燃料还得是单程的两倍。

仅仅是毅力号登陆火星采集样本,美国航天局就消耗了27亿美元,还要再把样本带回来,他们已经没有足够的资金来支撑项目了。所以两年过去了,他们还是没把样本带回来,都是钱的问题。

但美国总是不能把毅力号丢下不管,他们准备和欧洲合作,一起把毅力号带回来,而要实现这个计划,从今年算起还6要年之久!不巧的是,我们2030年就要去火星采集样本了!

有些人就要问,美国和欧洲联合都要等6年,中国为什么就一定会比他们快?

中国火星采集土壤有哪些优势?

据全国人大、航天五院的专家孙泽州表示,实行火星取样有两大难点,一是在火星采集完样本之后,从火星表面起飞上升过程很难;二是在轨道上探测器和飞船的交会很难,这在系统设计上相当考验探测器的智能化程度。虽然有难度,但是孙泽州表示,以目前中国掌握的技术来看,已经具备了火星采样并返回的条件了。

2020年的天问一号,我们就独立实现了去火星的绕、落、巡三个任务,后来又通过火星探测器“祝融号”获得了火星表面的图像,再加上我们从月面上采集土壤的经验,都为火星采集土壤打下了坚实的基础。不过我们比美国有自信,除了这些基础之外,还有我们的策略方案。

美国的取样方案总共分为三步,第一步是发射探测器前往火星采集样本,第二步是发射轨道返回组合体前往火星,并围绕外围旋转,成为火星的卫星,等待探测器升空对接,但是探测器想要升空,还要等待第三次发射的着陆上升组合体,它到了火星之后会直接登陆火星地表,与探测器会合,接过样本之后再次起飞,并与第二次发射的返回组合体对接,由返回组合体将样本送回地球。

目前美国已经实现了第一步,而后面,他们计划在2026年陆续执行第二步和第三步,并计划在2028年将样本送回地球,预计在2031年送到,但考虑到经费问题,他们的计划时间推迟到2033年。虽然在计划上美国应该领先中国,但偏偏他们的合作对象是“欧空局”,此前欧空局计划在2009年发射ExoMars,结果到如今还没有发射,现如今欧洲和俄罗斯关系闹僵,欧洲人民和政府们也是上演着一出出闹剧,然而火星发射窗口不等他们,ExoMars又将推迟,所以在人们眼中,欧空局在火星探测项目上,是出了名的“拖延症”。

此次美国和欧空局合作中,美国负责去火星地表把样本送上太空,而欧空局负责对接样本,并送回地球,但看欧洲局势,想必这次计划还得再拖延。那么中国的方案又是怎样的呢?

据一位中国火星探测器系统设计人员,在一次研讨会上透露,中国与欧美不同的是,只执行两次发射任务,先是在2028年下半年几乎同时发射“轨返组合体”和“着陆上升器”,着陆上升器预计在2029年着陆,接着就采集火星土壤样本,完成采集后直接起飞与“轨返组合体”会和并移交样本,完成这步之后就马不停蹄返回地球。预计2031年7月到达地球。

和美国的策略相比,我们的更为简洁,而且消耗的资金更少,但是这种方法他们就想不到吗?当然也想得到,但是做不到。

·因为他们的资金总是会面临资金链中断的问题,和欧空局合作,也正是为了分摊项目压力。但是看到中国的计划,他们慌了,慌慌张张选择一个不靠谱的队友,然后去抢世界第一的位置。但是吧,真的没必要。毕竟把样本送回来只是第一步,后面对样本的研究才是最关键的。

为什么要从火星大老远挖一锹土?

不管是哪个国家,要去火星采集土壤,基本上都是要消耗几十亿甚至几百亿美元,然而带回来的土也就几百克,很多人不理解,这样有什么意义?

其实不管从月球上带土,还是从火星上带土,我们要研究的就是这些土都有哪些成分?有没有微生物?有没有水?能不能制氧?对于中国人来说,还关心能不能种菜?而之所关心这些问题,是因为我们要搞清楚,这些星球到底适不适合人类生存?

然而从月表带回的土让我们很失望,既没有水、也不能制氧,更不能种菜!不过火星上就不一样了。

目前根据各国火星探测器可以肯定,火星上是有水的,只不过不像地球上这样丰富,大部分都是和土壤混合的固态水。虽说要提取固态水很简单,但只有水还不行,还得有氧气才能生存,然而火星上的氧气含量只有0.15%,适合人类生存的氧气含量是21%。两者相差甚远。所以现在急需解决的,是如何获取氧气的问题。

人们最先想到的就是先把水提取出来,然后再通过电解水得到氧气不就行了吗?这种方法看似可行,但要从地球上带去大量的催化剂,才能大量制造氧气,所以并不是可选方案。

目前人们最推崇的方案是在火星就地取材,通过一定的配方把土壤里的氧提取出来。虽然这种配方有很多种,但是现在我们有了超级计算机,有望找到最佳配方,所以火星土壤的成分表就相当重要。突破了这层难关,那未来移民火星就不再是天方夜谭!

然而总是有些人很奇怪,一说起中国移民火星,就冷嘲热讽,认为这种事情不是中国能够办得到的,那只能说明这些人还没有认清现实。

现在的中国,已经不再是一百年前的中国,我们的技术日新月异,几乎成指数级发展,我们的国力不仅解决了14亿人口的温饱,还铸就了坚固的国防,更推动了很多科学技术的发展,我们可以一国之力登上九天,靠的不是资本的推动,而是14亿人民的共同努力,试问全球,有谁又能如此勠力同心!

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