在派遣航天员到火星前,科学家将运送机器人到火星建造基地、检测可利用的自然资源。

  上述两个问题获得解决后,人类飞往火星的时机就成熟了。科学家们相信再经过二三十年科学摸索,人类将会解决这些问题。由此看来,21世纪人类有可能成为火星的外星人;

月球基地设想图。

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  第一阶段,1991年至1996年:试验登上火星表面的技术;试验获取火星土壤样品的方法和装置;获取火星土壤化学成分的全球数据和火星表面详细图片、温度和湿度分布、沉积构造厚度、岩床和冰晶层的深度;进行火星磁场和重力调查,为科学选择未来人类飞往火星登陆点和保证安全获得全部需要的信息。

为何建造月球基地

据科学家称,研究基地将由三个不同的模块构成。基地的主要固定装置包括一个高12.5米,直径5米的核心铁芯。科学家们把它称为“最小生活空间”,可以容纳所有重要的材料和物品。

  第二阶段目标:在2010年前在月球建立研究实验室,其中在2003年至2005年期间,由6名航天员首批登月,组成基地站;从2006年至2011年,基地人员增至30人,建成研究实验室。

月球上有很多得天独厚的自然环境适合人类开发。例如,月球表面含有大量的氦3。这种在地球上很难得到的物质是核聚变反应的高效燃料,可为人类提供便宜、无毒和无放射性的能源。因此,有人称月球是21世纪的“波斯湾”。另外,月球上有上百种矿藏,其中5种地球上也没有。

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  早在 1979年,为了对各国在月球和其他天体上的活动进行组织和管理, 12月
18日联合国通过了月球条约。

勘测表明,月球两极有大量水冰,开发它既能满足人在月球上的需要,还可把它分解成氧和氢,成为载人登月飞船或在月球中转的火星飞船的燃料。

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  建立空间太阳能电站的前景

如果在月球上建立科研基地,就可以大规模、长时间进行月球自身科学研究、月球观测平台研究和月球科学平台研究。其中月球观测平台研究是利用月球特有的环境,将其作为一个观测宇宙和研究宇宙的理想平台。例如,月球没有大气层,重力只有地球的1/6,月震强度只有地震的亿分之一,月背没有人类活动造成的纷杂的干扰,所以很适合建造理想的天文台。另外,与建造空间望远镜相比,月基望远镜在安装、维修和跟踪等方面更容易。

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  在更远一些的未来,人类会进行星际旅行,那时需要人们研究和开发月球、小行星或其他天体,并把它们变成空间科学研究和太空工业中心以及用作燃料加添、维护修理、乘务员换班的中转基地。届时,就会出现一个新的职业,其中有太空导航和领航、空间救援和星际学家。今天还很难说,未来宇宙航行需要什么样的专家。但当宇宙航行成为普通和平常之事的时候,这些就成为从事这些工作的人员每天的职责了。“航天”一词,不再表示一种职业,而仅仅是一种外空活动而已。

月球基地上所使用的生命保障系统也随基地的不同而不同。初级基地的生命保障系统是非再生式的,即其上的氧气、水和食物要依靠来自地球的补充供应。此后建造的基地的生命保障系统是再生式的,即其上的氧气、水或食物都要靠密闭循环处理和绿色植物的光合作用来就地解决。

  【环球网科技综合报道】据英国《每日邮报》9月10日报道,在一项新的研究中,来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家们设计了一个火星的自我维持研究基地,可以支持多年的载人任务。

  为什么不现在就飞往火星

由于月球的引力只有地球的1/6,并拥有可提炼、分解成航天员呼吸所需的空气和深空飞行器所需燃料的水冰,因此它还可作为深空探测的前哨或中转站。

此项研究的多步骤计划包括将机器人送到火星建造基地,收集利用红色星球的自然资源,并最终派遣航天员在那里生活至少9个月。与其他之前已经提出的理论一样,EPFL的科学家们认为,人类最有可能在火星北极成功建立基地,因为火星的两极含有重要的自然资源,适合维持人类生命。他们设想研究基地在未来可以支持人类殖民,这也将在未来几代人中得到发展。

  末来航天活动的参加者

第三步:建设可容纳24人的中级月球基地。它由3个埋在月球的地下且对接在一起的空间站舱组成,上面盖有1.5米至2.0米厚的土壤,目的是防止宇宙辐射伤害人体,同时还有利于保持舱内的温度。其研制时间为1年,寿命10年。

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  目前,科学家试图在生物生命支持系统中包括进动物王国的成员。已经考虑,鹌鹑将是第一批空间家禽场的居民,它的肉具有很高的热量。还应指出,它特别能产蛋。现在正在空间飞行中试验生物生命支持系统的不同元素,发展生产动物、植物和整个生物社会的技术。随着时间的推移,将可以回答更多的问题。然而,科学家们相信,在空间建立一个封闭的生态系统是可能的。如果今后能把这个信念变成现实,并建立起这样的生态系统,那末,到遥远的行星或天体进行星际旅行的理想将会变成真正的可能。

科研与资源的利用

研究指出,所有的这些都将使研究基地得以进行长期的自我维持。 返回搜狐,查看更多

  人类要开发月球并从它获取丰富的资源,还得先建造月球基地;作为先导,很可能不是直接建造为开发资源的月球基地,而是建造月球宇航基地,用以向宇宙空间射离物体以及为人类飞往火星作准备。建设这些基地的材料何处来?如果是从地球运来,其代价是非常高的。

第五步:建设能容纳250人的月球工厂。除开采月球矿物以外,月球工厂还要负责生产一些重型设备。这些设备除供月球移民区的建设外,还供太阳系其它行星和天体的开发之用。其使用寿命30年。

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  发展核能推进系统将使得有可能大量减少在起始轨道载人火星飞行复合体的总质量。用核推进系统,复合体重量约1000吨,同时火箭速度会得到极大提高。
1992年1月
13日开幕的国际核能会议上,俄罗斯科学家说,他们研究核动力推进系统火箭已有几十年历史,取得重大进展,可望将人类未来飞往火星的星际旅行时间缩短一半。目前已经进行了这种火箭的地面点火试验。同一天,美国政府也公布了为实现载人宇宙飞船火星探测飞行而研制的核动力太空火箭的一些情况,人类飞往火星所需来回星际旅行时间,在用液态氢的情况下大约需500天,如采用核动力火箭,则可以缩短到300天左右。

建造基地具体步骤

原标题:瑞士科学家设计出未来火星自我维持研究基地

  第三阶段,2005年至2015年。现在,人飞往火星最可接受的方案,是带有能使航天乘员组直接动态再入大气层的轨道着陆方案。飞行复合体包括:一个火星轨道飞船,为4到6名乘务员提供生活和工作条件18至24个月;一个登陆飞船,输送2至3名航天乘员和设备到火星,能为他们提供生活和工作条件1个月;一个再入舱,它具有第二宇宙速度,能从低空轨道再入地球大气层;能保证全部星际和轨道的动态运行所必需的电源和推进系统。

(作者为全国空间探测技术首席科学传播专家)

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  今天的宇宙飞船和航天站乘员除指令长外,包含飞行工程师、医生和通常精通几门科学与技术的研究工程师。这是由于飞船现今有限条件决定的。随着空间技术的蓬勃兴起,人类终将把生产实践和科学实验的范围扩大到地球外层空间。人类在认识自然和改造自然的历史进程中,将达到一个新的台阶。在地球近地空间会出现庞大、永久性、多舱结构的航天复合体,执行大范围的工作,其中有利用空间特殊环境与资源加工生产某些产品的宇宙或太空工厂、太阳能电站、大气外天文台、空间导航站等。那时,就有必要用能操作这些复杂设备的高素质专家来构成航天乘员组。这样,航天乘员组必须由飞行工程师和上述专家共同组成。他们操纵设备、进行维护修理并在飞行中控制这些设备。

第四步:建设能容纳120人的高级月球基地。它可建在月球的熔洞内,也能用由月球岩石加工、混合而成的钢筋混凝土建在地下。从地球到月球轨道的运输采用可多次使用的重型航天运输系统。其研制时间为5年,寿命30年。

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  由于外层空间存在大量的资源,随着月球和小行星的开发,空间会出现大批工业产业,人类依赖地球资源的程度下降,建设大规模太空城镇将不是现在人们想象的那么玄乎。

为何建造月球基地

三个活体胶囊将通过气闸连接到核心。覆盖这个空间的是一个由聚乙烯纤维和3米厚的冰层组成的穹顶,使其成为了一个假冰屋结构。

  此外,科学家的联名提议,还要求建立相应的国际月球基地开发机构。它的主要作用应包括诸如召开规划会议,讨论建造月球基地的政策和法律等等有关问题。当这样的国际月球基地开始建造并变成现实时,可能会出现一些全新的问题。例如国家的意义,国家的边界和人类的相互关系,有可能需要重新探索和认识,或者说,至少会赋以新的含义和内容。

欧洲用3D打印机建造的月球基地设想示意图。可容纳4人居住,并能避免陨石碰撞和宇宙射线辐射,以及明显的温差影响。

火星一旦产生融化现象,其南北两极被认为会产生水、氧气和氮这些维持人类生命所必需的元素。大气中的其他化学物质和土壤中的其他资源被认为是建造砖块、玻璃、塑料甚至是氢气和甲醇等燃料的最好材料。

  为此,同时向火星发射轨道器和下降装置。下降装置带有大型火星表面车,它对火星土壤样品初步分析后,将样品藏在容器内,后又自动传送到起飞舱,起飞舱起飞并进入火星轨道,然后和轨道站宇宙飞船对接,容器被送到再入大气层火箭带回地球。火星表面车服务寿命达5年,它拥有电视综合体,能用不同方法取样,也就是钻取火星表面以下若干米深,从大量岩片中获取样品,用返回振动着陆器采样。

建设不同的月球基地,其选址的标准和要求也不同。例如,如果要建造月球资源基地,就应根据月球资源的分布情况来选址;如果拟建造科研基地,则最好选择在月球的背面,因为那里没有地球无线电波的干扰,很适合进行天文观察。

根据研究,穹顶还代表着额外的生存空间,作为第二道屏障保护航天员免于辐射和微流星体的伤害,并且穹顶还有助于保持底座内部压力的恒定。此外,他们还设想了一个起重机系统,环绕火星运行,作为地球与火星之间的货物转运点,其对接系统与国际空间站使用的系统类似。

  发展核电推进系统,火星复合体总质量只有500吨,因此,发展核电推进系统是最可取的,而且其未来应用能显著地简化星际运输系统的开发,以帮助扩大在空间活动的范围。

在月球基地不同的发展阶段可以建不同的居住舱。比如,初级基地的居住舱可用移动式居住舱,也能直接使用登月飞船上的月球着陆器。高级基地一般采用由金属结构或钢筋混凝土结构制成的固定式居住舱。

  火星是一颗最富传奇色彩的行星,也是多少年来人们思想上经常联想到地球以外可能具有生命的行星。火星上是否有过生命形态存在,科学家们争论了好多年。考虑到火星上有生命存在的可能性也有一些理由。火星上有稀薄的大气,少量的水,它的温度时常升到冰点以上。

最后一步:建设能容纳2000人的月球移民区。其建设是把数个高级月球基地联结起来成为一个超大规模的月球基地网。其研究、设计和建造可能需要30年时间,是人类在月球上的一个永久性的定居点。

  怎样把太阳能电站的电能传送给空间工业用户和地球,是建设空间太阳能电站的关键问题。早在1968年,科学家就设想,在宇宙空间的太阳能电站,聚集大量阳光,利用光电转换产生直流电,并通过相应的装置将直流电变换成微波,以微波波束的形式传输到太空用户或者传输到地球上,用户接收站又将微波能量再转换成相应的电能,联人用户供电网络。由于微波能顺利通过云雾和烟等,每天向地球输电时间不受任何限制。而在空间没有重力并且真空,太阳电池帆板可以做得很大,微波器件无需严格密封,而微波电能的定向发射和接收,对环境危害较小。虽然微波的放射性也是一种污染,但和煤与石油对大气的污染,以及和核电站可能产生的放射性等类污染相比,几乎可以说是微不足道的。空间太阳能电站的优势还在于它不必使用煤、石油等不可更新的自然资源。

因为月球比地球稳定得多,且没有大气层和磁场,并拥有弱重力、高洁净的特殊自然条件和自然环境,所以月球可作为对其它星球开展探测和研究的平台,变成进行天体物理学研究、制备一些昂贵生物制品与特殊材料等的理想场所。

  空间太阳能电站,作为人造天体,在绕地球运行过程中,总有一部分时间被地球挡住阳光,也就是说要进入地球的阴影部份。不过,这时间并不长。如果太阳能电站的轨道选择得好,可以使时间变得很短。例如,太阳能电站若处在赤道上空35860公里的同步轨道上,它绕地球一周的时间为23小时56分4秒,与地球自转周期相同,则太阳能电站对地来说是静止的,一年中仅在春分和秋分前后45天,而且每天至多只有72分钟有被地球挡住的时候,在其余时间内,电站的大面积电池帆板可以受到太阳光的连续照射而把光转变为电。和地面相比,用同样面积的太阳能电池帆板,在同步轨道可多获6到11倍的太阳能。如果把空间太阳能电站建设在圆形日心轨道上,那就不再怕地球挡住阳光,并可获更多的太阳能。

利用月球基地,可开采月球土壤中丰富的铝、铁、硅,并直接生产成建材来建造房屋;也能采用3D打印技术就地取材建造月球村,欧洲就准备采用这种方案。这样做不仅能节省成本,还可利用月壤建造的半地下房子抵抗月球的极端温差和太阳照射。

  他提出的这个太空殖民地将是一个巨大的圆柱形地球轨道站,其长度为3到30公里,直径达1至6公里。设想,这样一个空间结构能够容纳20万到2000万人。这个圆柱体不断旋转着并且在外壳内壁产生人造重力。在圆柱体内不仅有供人居住和办公的房子,而且还有山丘、森林、湖泊及河流。美国科学家相信,这种计划方案是可行的。前苏联的科学家对这个巨大的空间殖民地构造方案发表评论说,他们没有询问美国科学家的计算技术,但是相信美国人的技术和力量,相信这种计划是可行的,可以看作是太空居民城镇的一种可能的解决方案。

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  考察火星的原因

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  经过多年的设想和构思、讨论,科学家们提出了五花八门,各具一格的空间城镇建设方案。美国科学家格拉尔得·凯·奥耐尔(Gerard·k·Q’neill)提出的,在今后一些年代内营建巨型太空殖民地方案,具有代表性。听起来,既有科学幻想的成分,更具有现实性的味道。太空居民点的建设是绝对必要和可能的,然而,是否就是这位科学家设想的这种样子,今后太空实践会给出正确回答。

所谓月球基地,就是在月球上建立可供人类长期居住、生活及开展各种技术试验、科学研究和资源开发等的各种基础设施。

  空间技术的迅速发展,导致人类外空活动的日益扩大,已经把建造大型航天站、太阳能电站、太空工厂和空间居民点的任务放到了科学家的面前。但是,要实现这些目标,需要大批原材料,如果从地球向宇宙空间运送,费用非常昂贵,终非长久之计。因此,寻找地球外的材料来源,例如从月球和小行星获取材料,以及降低它们的运输费用,就成为发展空间工业生产,建造航天站和太空居民点的关键。

月球上有很多得天独厚的自然环境适合人类开发。例如,月球表面含有大量的氦3。这种在地球上很难得到的物质是核聚变反应的高效燃料,可为人类提供便宜、无毒和无放射性的能源。因此,有人称月球是21世纪的“波斯湾”。另外,月球上有上百种矿藏,其中5种地球上也没有。

  另外,有必要为上述两类人员提供每天的服务。服务人员应包括厨师、装配工、暖房菜园工等,还应有医疗服务人员。因此,看来酷像一艘研究船的载人航天复合体,其人员组成包括三部分:第一是乘务组人员;第二是科学研究集体;第三是后勤服务人员。

最近,美国航空航天局宣布将在10年内建立一座有人月球基地;俄罗斯也宣布计划于2031年首次载人登月,然后着手打造月球基地。我国已在今年透露,将发射嫦娥8号进行科学探测和试验,以验证建立月球科研基地的可行性。由此表明,人类将在不久的未来掀起打造月球基地的高潮。

  前不久,日本京都大学的科学家们又进行了类似的试验。不过,他们对加拿大的微波波束传输技术作了改进,采用相控阵天线技术。利用相控阵天线传送微波波束,聚焦精确,跟踪目标快速,利于实现计算机控制。

最近,美国航空航天局宣布将在10年内建立一座有人月球基地;俄罗斯也宣布计划于2031年首次载人登月,然后着手打造月球基地。我国已在今年透露,将发射嫦娥8号进行科学探测和试验,以验证建立月球科研基地的可行性。由此表明,人类将在不久的未来掀起打造月球基地的高潮。

  煤作为主要能源曾在工业革命中起过主要作用;而作为能源的石油是和本世纪的种种产业成就联系在一起的。可是,随着世界经济的发展,电力消耗日益增快,能源不足的矛盾相当突出。另一方面,更进一步和过分使用煤和石油还可能导致地球自然环境的破环;更大规模发展核电站又担心会构成对人类生命安全的威胁。于是很多科学家不约而同地想到了用太阳能。

总之,月球基地可以用于月球科学研究、月球资源开采利用、科学技术试验平台、月基空间观测站和载人深空探测中转站等。简单地说,在月球上能够打造理想的科研基地、能源基地和载人深空探测跳板等。美国还曾把月球当作地球的第八大洲,准备建立军事基地。

  美国飞往火星的计划

第二步:建设可容纳6人、逗留6个月的初级基地。它既可以是固定式的,也可以是移动式的。其中移动式月球基地是将基地的居住舱装上4到6个轮子或机械腿,最大优点是可以让航天员在月球上的不同地方进行调研和考察。

  由过去的资料看,火星具有太阳系内,除地球外,最少有害于生物生活的条件。有些预言已由海盗号探测飞船的探测所证实。轨道飞行器拍的照片,分辨率从100米到1000米,照片上确有很多类似河床的外形,表示火星早期历史上有几次洪水。但也可作另一种解释,过去曾有巨大的冰川覆盖着火星大部分地区。冰川流过障碍物也能产生类似河床的外形特征。

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  虽然月球物质驱动器和空间轨道间运输飞船两项关键技术还在努力解决之中,科学家们却已经在拟定月球基地的发展计划了。

美国早在2009年就发射了用于月球基地选址的“月球勘测轨道器”,它是目前最先进的月球轨道器,今年还多次拍摄到了我国嫦娥4号着陆器和玉兔2号月球车。

  在飞船上,他想像飞船把航天使团送到遥远行星,乘务人员会得到新鲜蔬菜、食物和维他命,排除二氧化碳,制造氧气并美化居住舱室。

来源:北京日报客户端 庞之浩

  第二阶段:要解决火星上是否存在危害人类的有毒物质和敌对生物的问题,确定何处是人类安全着陆地方。计划从2001年起发射名为漫游者火星机器人取样返回飞行器。在2001至
2011年期间,要发射几批机器人,每批 1至
2个。漫游者机器人将在2000年投入运行的自由国际航天站上发射。

在月球上建设规模庞大的基地是一项前所未有的宏伟创新工程,需要花费巨大的人力、物力和财力。为此,在建造月球基地之前要做大量的准备工作。例如,发射月球探测器对月球进行全面探测,目的是为建造月球基地选址;研制充当开路先锋的月球机器人等,为建立月球基地开道铺路。

  开发月球还能使它成为人类未来从事科学研究的前哨阵地。在那里,科学家不仅能够直接研究月球的种种特性及其演化过程,而且也可能是唯一揭开地球早期历史奥秘的地方。例如,研究它的矿物构造过程,可以和地球比较。利用月球无空气、低重力、自转速度慢和环境幽静的特点,有可能在物理学、化学、生物学和其他科学方面进行唯一性实验;在月球上进行天文学与天体物理的研究比在地球上更具优越性。对人类社会来说,开发月球会使它显得日益重要起来。

也可以在月球上建太阳能基地,因为月球表面几乎没有大气,太阳辐射可以长驱直入进行高效率发电,而且很容易满足用目前的光电技术进行太阳能发电所需大片光照充足土地的要求,因为月球上有的是土地。