趕往火星

李劍龍

1845年5月19日，富蘭克林爵士指揮著排水量都超過300噸的“幽冥號(hào)”和“驚恐號(hào)”起航，同128個(gè)隊(duì)員一起前往北極地區(qū)進(jìn)行探險(xiǎn)。船上裝備齊全，供給和燃料堆得像山一樣高，有精美的銀器、瓷器和玻璃器皿，甚至還有為制服的黃銅紐扣配備的磨光器。但人們?cè)僖矝]能看到探險(xiǎn)隊(duì)活著回來。

大不列顛海軍部提供了高額賞金，并不斷派出搜索隊(duì)尋找失蹤者的下落。經(jīng)過了50多次遠(yuǎn)航，失去了更多人員和船只之后，人們才從支離破碎的線索中得知，這支探險(xiǎn)隊(duì)在兩年間耗盡了全部給養(yǎng)，最后在饑寒交迫中全軍覆沒。

富蘭克林的失敗在于，他試圖將歐洲舒適的生活環(huán)境原封不動(dòng)地搬進(jìn)北極。大約60年后，另一位探險(xiǎn)家阿蒙森帶著6位船員重新踏上了富蘭克林的探險(xiǎn)之路。阿蒙森吸取了前輩的教訓(xùn)，采用了一種因地制宜的生活策略。他們像愛斯基摩人一樣，用馴鹿內(nèi)臟和生鯨脂來對(duì)抗壞血病，乘坐狗拉的雪橇，制造冰屋，用鹿皮做衣服。于是，他們?cè)诟惶m克林探險(xiǎn)隊(duì)覆沒的環(huán)境中活得生機(jī)勃勃，還獲得了不少重要的地理發(fā)現(xiàn)。1911年，他們又用同樣的方法首次抵達(dá)了荒無人煙的南極點(diǎn)。

100年之后，火星成了人類下一個(gè)想要挑戰(zhàn)的目標(biāo)?；鹦堑墓D(zhuǎn)軌道比日地距離遠(yuǎn)7000多萬公里。如果你乘坐時(shí)速300公里的高鐵，要經(jīng)過28年才能走完這么遠(yuǎn)的路。如果乘坐速度高達(dá)每秒27公里的太空飛船，這段旅途仍然要花費(fèi)6個(gè)月的時(shí)間。注意，火星和地球都在繞太陽公轉(zhuǎn)，每過兩年才會(huì)相互靠近一次，太空飛船的軌跡不可能是直線。所以，如果探險(xiǎn)隊(duì)員在火星安然著陸，他們必須在火星上堅(jiān)持生活一年半，才能再次踏上回家的路途。

火星的環(huán)境比北極和南極更加嚴(yán)酷。雖然沒有冰雪覆蓋，但火星的平均溫度也只有攝氏零下60度?；鹦堑谋砻嬷亓χ挥械厍虻?0%，但走起路來并不會(huì)感覺輕松，因?yàn)樗拇髿鈮簭?qiáng)不到地球氣壓的1%，而二氧化碳卻占大氣成分的95%以上。這些不利因素使得造訪火星成了一個(gè)既燒錢又充滿悲壯色彩的任務(wù)。1989年，美國(guó)航空航天局的一份報(bào)告估計(jì)，登陸火星將花費(fèi)4500億美元。直到現(xiàn)在，也沒有一個(gè)政府愿意為成本如此昂貴的探險(xiǎn)計(jì)劃埋單。雖然荷蘭一家私人公司愿意通過商業(yè)運(yùn)作籌措資金，有志在未來的10年內(nèi)將人類送上火星，并建立永久殖民地，但他們直言不諱地說：“參與者都應(yīng)該意識(shí)到，一旦這項(xiàng)計(jì)劃成功實(shí)施，他們就再也回不來了。”

這些困難看似不可戰(zhàn)勝，也許只是因?yàn)槿藗儧]有靈活運(yùn)用阿蒙森因地制宜的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)著名航空航天工程師羅伯特·祖布林博士在《趕往火星》一書中提出了一項(xiàng)名為“火星直擊”的絕妙計(jì)劃。顧名思義，這個(gè)計(jì)劃舍棄一切不必要的彎路，無需在近地軌道組裝飛船，無需在太空補(bǔ)充燃料，無需擴(kuò)大空間站的規(guī)模，無需擴(kuò)充月球基地。開發(fā)這項(xiàng)計(jì)劃的所有硬件僅需耗費(fèi)300億美元，之后每次飛行只耗費(fèi)30億美元。而且，宇航員可以重返地球，不必客死他鄉(xiāng)。

把宇航員送回地球的瓶頸在于燃料。若想讓45噸重的返地飛行器飛回地球，大約需要消耗96噸的甲烷/氧氣雙組元推進(jìn)劑。但是，要將燃料和飛行器一起送到火星，又得再消耗額外的燃料，將這些額外的燃料發(fā)射升空又要消耗更多燃料……祖布林想，為什么不能像阿蒙森吃鹿肉、造冰屋、坐狗拉雪橇一樣，利用火星當(dāng)?shù)氐馁Y源呢？

在祖布林的設(shè)想中，首先向火星發(fā)射的，不是載人飛船，而是一個(gè)無人駕駛的返地飛行器。它沒必要攜帶全部返程燃料，只需要帶6噸的液氫作為原料就夠了。除了維生系統(tǒng)之外，返地飛行器還需要攜帶一個(gè)小型核反應(yīng)器，一個(gè)自動(dòng)化化學(xué)處理單元和一個(gè)壓縮機(jī)。一旦在火星表面平安著陸，一輛攜帶核反應(yīng)堆的輕型卡車將緩緩駛出，在地球科學(xué)家的指引下來到火山口之類的凹陷處，開始將100千瓦的電力輸送至化學(xué)處理單元。

化學(xué)處理單元，其實(shí)就是一個(gè)“迷你化工廠”，它源源不斷地從火星大氣中吸收二氧化碳（CO2），將它與自己帶來的氫（H2）結(jié)合，產(chǎn)生甲烷（CH4）和水（H2O）——這可不是什么高科技，人們?cè)缭诿簹鉄魰r(shí)代就已在工業(yè)中運(yùn)用這個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)了。甲烷儲(chǔ)存起來作為燃料，水則繼續(xù)裂解成氫氣和氧氣。同時(shí)，另一個(gè)設(shè)備也會(huì)將二氧化碳分解成氧氣和一氧化碳。氧氣儲(chǔ)存起來作為燃料，氫氣繼續(xù)進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)的循環(huán)，而其余氣體則作為廢氣排放。經(jīng)過6個(gè)月的工作，返地飛行器上就會(huì)集齊108噸燃料，除了用于返程，還多出12噸燃料可以留給后來的火星車輛使用。

又經(jīng)過6個(gè)月的漫漫旅途，第一批四人一組的火星宇航員就會(huì)和另一個(gè)返地飛行器先后抵達(dá)火星上空。這個(gè)新的返地飛行器原本是計(jì)劃留給兩年后的第二批宇航員使用的，但是萬一第一批隊(duì)員沒能在第一個(gè)返地飛行器附近著陸，第二個(gè)返地飛行器就會(huì)立刻投入使用。

四位宇航員會(huì)在火星待上500天，經(jīng)過緊張的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和野外探險(xiǎn)之后，又會(huì)乘坐返地飛行器重新回到地球的懷抱。地球上的人們會(huì)像迎接新時(shí)代的哥倫布一樣歡迎他們的回歸。緊接著，第二批宇航員又踏上了前往火星的征途。

“火星直擊”計(jì)劃并非完美無缺。盡管美國(guó)之前發(fā)射的火星探測(cè)器在火星上毫無障礙地運(yùn)行了數(shù)年，但誰也不能保證這么多高精尖設(shè)備絲毫不出現(xiàn)故障。畢竟，人類首次登月時(shí)，月球上的返回艙就險(xiǎn)些無法點(diǎn)火。挑戰(zhàn)者號(hào)和哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)的悲劇也都源于人們始料未及的小紕漏。但是正如祖布林所說，即使再等上一代人的時(shí)間，這些風(fēng)險(xiǎn)還是會(huì)存在。

“不冒險(xiǎn)，不成就；無勇氣，無成功?！?/p>