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06-17
为什么？如果未来人类有计划以邻近行星为跳板探索宇宙，火星肯定会是第一站。
火星是太阳系行星中距离地球最近的行星，其物质成分也与地球最相似，这使得人类对火星感兴趣也就顺理成章了。
当地球环境逐渐变得恶劣时，人类将目光转向了距离我们更近、环境相似的红色星球。
“移民火星”的梦想由此诞生。
火星上有明显的季节。
由于火星绕轨道运行的时间是地球的两倍，因此火星上每个季节的长度几乎是地球的两倍。
火星上的一年约为几天，因此火星上的一天约为24.6小时，仅比地球上长0.6小时。
当然，火星上对人类最有吸引力的因素是它的水源，因为那是生命出现的必要因素。
2016年，科学家在火星上发现了一个直径80公里的冰坑。
如此巨大的水量完全可以满足人们在火星上的生存需求。
一些科学家甚至怀疑冰坑下面可能存在一些简单的火星。
生活。
尽管它很有吸引力，但人类的火星之旅并不容易。
地球位于太阳系的内部。
地球绕太阳运行一周大约需要10天，火星绕太阳运行大约需要10天。
火星的轨道是一个偏心率为0.09的椭圆形，而地球的轨道则接近完美的圆形。
这意味着地球与火星之间的距离时刻都在发生着复杂的变化。
太阳两侧相对时最远可达4亿公里，最近时可达1万公里以上。
每26个月火灾之间就会发生一次近距离的“近距离接触”。
如果地球和火星在环形跑道上比赛，那么“慢”的火星在发令枪响后大约每两年就会与地球相遇一次。
此时，两颗行星距离最近。
这个时间左右从地球发射火星探测器，可以缩短人类“探火”之旅的“奔波”时间，携带的燃料更少，成本也更便宜。
现在正是时候。
人类现有的以化学燃料为核心动力的火箭性能仍然有限。
在这个交会时间点附近使用窗口检测，成功率会高很多。
历史上，人类对火星的探索基本上都是利用交会周期打开的探索窗口。
但即便如此，总体探测成功率仍然不到一半，火星探测的技术难度可想而知。
探测器并未在地球和火星相遇的确切时间出发。
相反，需要提前几个月计划出发。
当地球和火星真正相遇时，探测器通常只到达一半。
地球与火星交会的时间是十月初。
今年，火星探测新的时间窗口将出现在7-8月。
这也是今年成为“火星年”的重要原因。
人类的火星探索之旅 探索火星的尝试起源于20世纪60年代。
当时人类对火星还知之甚少，火星探测的成功率也不高。
年前，美国和苏联总共尝试了12个火星计划，但只有3个成功，创下了人类航天史上的新低。
美国科学家给它起了个绰号“银河食尸鬼”，意思是地球和火星之间有一只看不见的“食尸鬼”，以航天器为食。
这意味着火星探索的难度。
就当时的技术水平而言，探测火星存在几个主要问题： ●发射系统的推力。
太空活动中最基本、最重要的能力之一是火箭推力。
要想将探测器推向火星附近，不仅需要摆脱地球，还需要部分摆脱太阳的引力。
●复杂的轨道转换。
由于当时人类控制的火箭推力并不理想，所以一次性向火星发射探测器并不现实。
运载系统还必须依靠太阳和行星的引力来改变其在深空的轨道。
这需要极其严格的时间安排。
转换点附近几秒的差异就会导致着陆点数百公里的误差。
●通信距离火星计划需要非常精确的指挥，但地面与火场的距离可达4亿公里，以光速传输一个信号来回需要40多分钟。
这个时候探测器本身具备计算和调节模块就显得非常重要了。
遗憾的是，当时的人类计算机技术还不够成熟。
20世纪70年代末，随着航天技术的发展，一些登陆器能够探测到火星本体。
实现火星外层探测和卫星绕轨后，各国不再满足于仅仅对火星进行轨道观测和撞击实验。
向火星发送真正的探测器，并更好地在火星上分析样本并传输照片，已成为下一个火星观测时代竞争的主旋律。
看起来这只是从绕行星轨道下降到地面。
但在实践中，这并不比从地球发射探测器到火星轨道容易。
对于探测器来说，登陆行星的第一步就是进入行星的引力范围，这样才能被行星捕获并逐渐接近其地面。
不过，火星的质量并不大，只有地球的十分之一，能提供的引力影响范围也很小。
探测器必须精确地摩擦这个引力范围的边缘才能被捕获，但不能直接“硬着陆”到火星。
即使进入大气层后，火星的引力也很小，但比人类最熟悉的地外天体月球要大得多，探测器的下降加速度也因此比在月球上快得多。
同时，火星的引力不够强，无法保留足够的大气层，这使得地球上久经考验的降落伞装置形同虚设。
即使探测器成功被火星引力捕获并成功打开减速伞，仍然还有最后一步“动态减速”需要克服。
这时，探测器需要利用反向推进器对自身进行强力减速，以避免最终坠落到地面上。
然而，当启用动力减速时，探测器已经非常接近地面，推进器开关需要非常精确的时间控制。
而这一切只能依靠探测器本身。
人类探索火星的历史足以证明它有多么艰难，这也是今年火星探测器的发射引起如此多关注的原因之一。
火星开发的“未来进行时”。
如果移民到火星，地球人类赖以生存的空气、水、食物、住所等资源将在火星上面临一场又一场严峻的挑战。
科幻电影《火星救援》中，主角在火星上靠种土豆独自生存。
即使未来该地区通往火星的旅程成为一条路，人类移民火星的梦想仍将面临诸多困难。
火星上缺氧是最严峻的挑战之一。
人类想要移民火星，建设农业文明必须是第一步。
有必要在火星上开辟农业研究的新领域。
科学家设想，需要让一些低等植物甚至微生物先去，比如细菌、藻类等，让它们先去火星适应环境，吸收二氧化碳，释放氧气，然后产生有机物改造火星土壤，使火星表面环境越来越像地球，对生命更加友好。
如今，国内外已有科研机构开展相关研究工作。
2016年，美国宇航局肯尼迪航天中心和佛罗里达理工学院联合启动“火星花园”项目，目的是筛选能够适应火星环境的植物。
目前该项目已进入测试阶段。
解决了食物和氧气问题后，人类还需要通过建设火星基地来解决居住问题。
这又是一个漫长而复杂的工程。
通过在火星上建立临时基地，在宇航员抵达火星之前，可以利用无人货运飞船向火星发送满足基本需求的生活模块和非再生生命保障系统。
中期火星基地建设至少需要采用物理和化学再生生命保障技术，实现更高效的材料循环利用。
要在火星上建立永久基地，需要生物再生生命保障系统，实现材料10%的回收利用。
解决了生存问题后，人类最重要的目的就是对火星进行科学研究，把火星当作另一个地球。
如今人类对地球的认识还不够深入。
原因是它缺乏合适的参照物，目光没有超越地球。
如果有一颗星球本来就和地球很相似，但最终的命运却不同，那么通过比较研究就能得到很多启示。
某种程度上，人类对火星探索的热情来自于对人类自身生存环境的追寻和拓展。
人类对宇宙的探索、人类可能性的拓展永远不会停止。
这是人类作为智慧生物的必然追求。
也许“移民火星”仍然是一个遥远的梦想，但至少我们已经迈出了第一步。
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