NASA想前往火星。這太讚了!
其實現途徑,正如以下NASA公開宣傳時所用的炫目圖片描繪的一樣,看起來由以下部分組成:
NASA前往火星的觸手
將宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)送上國際空間站待一年時間,了解零重力帶來的影響。
執行小行星重定向任務(Asteroid Redirect Mission),將一顆近地小行星移動到月球軌道上,從而證明太陽能電力推進在太空中可行。
運用太空發射系統升空的元件,在遙遠的地球軌道上,組裝一艘火星轉移航天器。
在新航天器上,為宇航員往返火星之旅準備好所需的一切,然後送他們上路!
將航天器保留在太空中,以備將來前往火星之用。將宇航員和補給分別往返轉送。
我倒也不是想說進行一場頭腦風暴的話,這些算不上好點子,但這並不是前往火星我會選擇的法子。我太過自信,也太過沒有耐心,所以這個計劃並不適合我。
首先,我們大概可以跳過這個一年期的任務。事實上,NASA,我可以直接給你結論:在零重力環境下一年時間,會造成骨質丟失,肌肉萎縮,免疫系統受到損害,暴露在輻射中,宇航員的眼睛形狀會改變。我們已經了解所有這些事了。類似地,我們已經知道太陽能電力推進在太空中是可行的——非常有效、有力、可調節。現在就有商業衛星在藉助太陽能電力推進飛行,將來還會有更多這類衛星加入進來。哎對了,自新千年以來,NASA自己就曾經藉助太陽能電力推進飛行過,比如黎明號等任務!沒什麼需要證明的。我們可以把已知的技術拿來用。
接下來,組裝一艘火星轉移航天器,將它派出,並在將來的探索中重複使用它——我喜歡這個。以下是我會怎樣完成這項任務。
首先,讓某家開發過太陽能電力推進衛星的公司來建造數個航天器巴士。它們每艘大約需要幾千萬美元,它們可以搭載在獵鷹, 阿麗亞娜, 或者阿特拉斯上升空。(這對NASA來說都是省錢的買賣了!)然後,將它們固定在一起。我真正想要的是它們的推進系統。每一艘航天器都有一個推進系統功率大約在10kW,而NASA想要提升到大約100kW以前往火星。因此,藉助我的火箭科學計算,我們需要…10顆衛星。或者,如果我們將這些衛星身上經常會攜帶(我卻不在乎其用途)的所有這些通訊相關負載都去掉,也許我們可以將這個數字降到5的樣子。
四顆衛星固定在一起 (有強制性藍色離子發動機排氣)
可能需要誰思考一下將這些連在一起的衛星支撐住的最好方法。也許用某種架子。但我不是很擔心這一點,因為在建造模組化裝置,並在太空中將它們固定在構架上這方面,NASA有二十年的經驗。他們可以發揮所長,運用他們自身經過驗證的技術來做到這一點。
現在我們需要一個地方來容納宇航員。最好是一個環境適合於解決問題的地方,解決斯科特·凱利即將確認的那些問題。太空旅行相關的主要生理學問題,很多都與身處零重力有關。我們的火星轉移飛船可是沒法將重力隨身攜帶的,太遺憾了。
哦,等等!科幻小說知道答案。科幻小說幾十年前就有答案了!將航天器旋轉起來。這樣宇航員就可以得到類似重力的效果了,承受沿旋轉軸向外的力。
但建造一艘巨大的環型飛船需要耗費很多的時間,工作,能量和資源。我心裡想的倒是不一樣的東西。更簡單些的東西:
我的火星轉移飛船,完成!
右側那個是圓柱形的充氣式居住空間。(充氣式元件對太空建造來說非常棒,因為它們只需要很小的發射器。由於我的運載艙上的一切都由小元件構成,我們可以每月一次把它們發射升空,而不用因為它們需要如太空發射系統(SLS)那樣超級重的火箭,而只能每兩年才升空一次。)這一充氣式居住空間與中央推進核心之間用鏈繩連線,或者用某種構架連線。宇航員會感覺到“重力”在將他們往這張圖片的右側拽(而且由於推進力會略向下沉)。左側是一個單純的平衡物:我畫的這個形狀會讓人想起分離後的上面級火箭。它也許可以用來做長期的儲藏艙,但其主要的用途只是做平衡物,讓旋轉更容易進行。整個飛船將會圍繞推進軸旋轉,快到足以給予飛船上的工作人員至少月球或者火星的重力水平。(這幅圖各部分並不是成比例的!)
在我將這艘載人飛船發往火星之前,我還會做最後一件事。我會將飛船裝滿足夠的食物、水,還有空氣以供宇航員前往火星以及做地表停留。
不過,這樣還是不夠返程用的。
但我會帶種子。當宇航員降落在火星上,他們將要做的第一件事是成為高科技太空農民。他們將在火星地表種植返程所需的全部食物。
我為什麼會想要這麼做呢?一是,種子體積更小也比成熟的食物品質更小。從能量的意義上講,比起直接運送食物到火星上——它們可能也沒那麼貴。二是,在火星上,我們可以從大氣中獲得水和二氧化碳,來滋養作物的成長。因此,在整個任務過程中,我其實是在節省時間和金錢。還有一個原因,一個我覺得更有說服力的原因。如果我們完成了任務,還不知道如何殖民和探索其它行星,無法繼續殖民和探索它們的話,整個努力又到底是為了什麼呢?學會使用其它世界的資源,對於將來的太空探索是最基本的。我們知道火星上有水,我們知道那裡有氧氣,我們甚至知道我們有可能在其土壤中種植作物。我們應該專注於這個想法,並把它發展下去。換句話說,我想,只用我們能從地球攜帶的供給去嘗試火星探索——從實效和哲學角度講——都將是短視和愚蠢的。
我們需要這樣一個火星專案,它能夠發展在火星上運用資源的技術,去支援未來的火星探索。我們需要以一種模組化的、可再生的、規模可調控的方式去做這件事。我們需要確保,我們的宇航員——不,我們的先驅們——有工具,有材料,有基礎設施,還有解決他們自己問題的自主權。換句話說,我們需要停止思考如何將一些身穿宇航服的人送上火星,停止思考如何讓宇航員在火星上從事科學研究,而是去思考如何殖民火星。這需要許多微小的事物會聚到一起,還有一些大的事物也容納在內。但是,對於任務的大部分工作,我們已經擁有了相應的技術。自我人生之初,我們就已經擁有這些技術。我們需要一個有著正確配置的太空專案來運用這些技術。
這就是我對如何開展火星之旅的說明。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. 葉螢-Joseph Shoer