马特·威廉姆斯，《今日宇宙》 艺术家对火星周围轨道上的火星大本营的印象
当火星任务开始时，最大的风险之一将是空间辐射
信用:洛克希德·马丁公司 1972年，太空竞赛正式结束，美国宇航局将最后一批宇航员送上月球表面(阿波罗17号)
这是美国和苏联都想得到的铜环，是决定谁在太空中拥有霸权的“月光弹”
在当前新一轮太空探索的时代，下一个大跃进显然将包括把宇航员送上火星
这将带来许多需要提前解决的挑战，其中许多与简单地将宇航员完整地送到那里有关！这些挑战是两名印度研究人员在2020年科学技术论坛上所作报告的主题，该论坛是由国际宇航科学院(宇航科学院)、RUDN大学和美国天文学会(AAS)主办的年度活动
描述他们研究结果的研究最近出现在网上，并已被《航空科学进展》接受出版(出版日期待定)
它和在2020年科学技术论坛上的演讲都是由马来亚·库马尔·比斯瓦尔和拉梅什·奈杜·安纳瓦拉帕(分别是印度本地治里大学的研究生研究员和物理学副教授)主持的
他们的研究也是由月球行星研究所(LPI)主办的第七届空间生物学虚拟讲习班期间所作专题介绍的主题。该讲习班于2006年1月至12月举行
20日和21日
正如比斯瓦尔和安娜瓦拉帕在他们的研究和报告中指出的那样，火星在科学家和天体生物学研究者的心中占据着特殊的位置
仅次于地球，火星是太阳系中最适合居住的地方(按照地球的标准)
几十年来积累的多种证据也表明，它可能曾经支持过生命
不幸的是，将宇航员送上火星将不可避免地带来许多不同的挑战，这些挑战来自后勤和技术、人为因素以及所涉及的距离
如果美国国家航空航天局和其他太空机构希望在未来十年及以后进行首次载人火星任务，提前解决这些问题是至关重要的
根据他们的分析，比斯瓦尔和安娜瓦拉布确定了14个不同的挑战，包括(但不限于): 火星的飞行轨迹和修正机动宇宙飞船和燃料管理辐射、微重力和宇航员健康隔离和心理问题通信(在途和在火星上)火星接近和轨道插入 所有这些挑战都与所列的一个或多个挑战有一定程度的重叠
例如，在计划火星任务时，一个显而易见的问题是所涉及的绝对距离
正因为如此，地球和火星之间的发射窗口每两年才出现一次，那时我们的行星在它们的轨道上彼此距离最近(即
e
，当火星相对于太阳处于“相对位置”时)
在这些窗口期间，宇宙飞船可以在150到300天(大约5到10个月)内完成从地球到火星的旅程
这使得补给任务不切实际，因为宇航员不能等那么久才收到急需的燃料、食物和其他补给
正如比斯瓦尔通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样，所涉及的距离也带来了宇航员安全和发电方面的问题: “在任何紧急情况下，我们都不能从火星带回宇航员(就像我们在低地球轨道或月球任务中所能做到的那样)……同样，距离会减少从地球轨道到火星轨道的太阳通量，导致电力生产不足，这对于为飞行器提供动力和保持热稳定性非常重要(同样，距离太远可能导致低环境温度，导致体温过低和结霜(尤其是在口腔中)
" 换句话说，简单地到达火星就提出了多个具体的挑战，比斯瓦尔和安娜瓦拉布在他们的分析中包括了这些挑战
当谈到宇航员的健康和安全时，这里也有几个具体的挑战
例如，宇航员将在太空中度过几个月的事实给他们的身心健康带来了各种风险
首先，和其他宇航员一起被限制在宇宙飞船舱内会造成心理上的伤害
长期暴露在微重力环境下也会造成身体上的伤害
国际空间站上的研究表明——特别是美国宇航局的双胞胎研究——在太空呆上一年会对人体造成相当大的伤害
信用:今日宇宙 除了肌肉和骨密度的损失，在国际空间站上呆了很长时间的宇航员还经历了视力下降、基因变化以及心血管和循环系统的长期问题
也有心理影响的例子，宇航员经历了高度的焦虑、失眠和抑郁
但正如比斯瓦尔所指出的，最大、最明显的挑战是宇航员在整个任务过程中将暴露于的所有辐射(太阳辐射和宇宙辐射): “[最大的]危险包括长期癌症的风险及其因暴露于星际辐射(在火星过境期间)和地表辐射(在长期地表停留期间)而产生的影响
然后，辐射的作用造成大脑协调功能不当等脑相关疾病；那么船员在完全隔离期间的心理效应
由于载人任务依赖于宇航员的表现，宇航员会遇到更多与健康有关的问题
" 在发达国家，地球上的人们平均每年暴露在大约620毫雷姆(62毫西弗)的辐射下，或1
7毫雷姆(0
17 mSv)一天
与此同时，美国国家航空航天局进行的研究表明，在两年半的时间里，火星任务将导致大约1000毫西沃特的总暴露量
这将包括600毫西弗在一年的往返行程中，加上400毫西弗在18个月的停留期间(当行星重新排列时)
这意味着宇航员将接触到1
在途时每天64 mSv，0
他们在火星上呆的每一天都是73毫西沃特——超过了9
5和4
分别是日平均值的3倍
由此带来的健康风险可能意味着宇航员甚至在到达火星之前就将遭受与辐射相关的健康问题，更不用说表面操作或返航了
幸运的是，任务的运输和地面部分有缓解策略，其中一些是比斯瓦尔和安娜瓦拉布推荐的
比斯瓦尔说:“我们目前正在开发一种火星地下栖息地，可以解决在火星上长期任务或永久定居的所有健康相关问题。”
“船员任务应包括从就地资源[利用]中更快地生产船员必需品”(ISRU)
" 一个月球基地的例子，可以使用三维打印和ISRU，就地资源利用
信用:reg寡头，可视化:液化系统集团，2018 这一提议与美国国家航空航天局和其他太空机构正在为未来的月球和火星探索开发的许多任务概况相一致
已经有许多现有的策略来保护宇航员在太空中免受辐射，但是在外星环境中，所有的概念都包括使用当地资源(如浮土或冰)来创建自然屏蔽
为了确保人类消费和灌溉的稳定供水，当地的冰供应也被认为是必须的(因为长期执行任务的天文爱好者需要自己种植大量的食物)
除此之外，比斯瓦尔和安娜瓦拉普强调了保持快速飞行和返回轨迹将有助于减少旅行时间
还有利用先进技术的可能性，如核热能和核电力推进
美国国家航空航天局和其他太空机构正在积极研究核火箭，因为一艘装备有国家运输计划或国家环境政策的宇宙飞船可以在100天内完成火星之旅
但是正如比索普和安娜瓦拉布所指出的，这提出了应对核系统和更多辐射暴露的挑战
唉，所有这些挑战都可以通过创新和准备的正确结合来解决
当你考虑向火星派遣载人任务的回报时，挑战似乎不那么令人生畏
正如比斯瓦尔所提供的，这些包括邻近性、在地球实验室研究火星土壤样本的机会、拓展我们的视野以及回答关于生命的基本问题的能力: “我们一直很想知道我们来自哪里，在其他天体上是否有和我们一样的生命？由于任务风险和管理，我们不能执行载人任务到任何其他星际目的地
“火星是我们太阳系中唯一可以探索的邻近行星，它有良好的地质记录来回答我们所有未解决的问题，我们可以带回样本在我们的地球实验室进行分析。”最后，为了展示当前技术和航天发展的程度，执行人类火星任务将会很有趣
" 艺术家的双峰核火箭的概念，使月球之旅，火星和太阳系的其他目的地
信用:NASA 自20世纪60年代初以来，太空机构一直在向火星发送机器人任务
自20世纪70年代以来，这些任务中有一些是降落在地表的着陆器
有了四十多年的相关数据和专业知识，美国国家航空航天局和其他太空机构现在正寻求应用他们所学的知识，这样他们就可以将第一批宇航员送上火星
第一次尝试可能还需要十几年(或更久)，但前提是事先做好充分准备
不仅许多与任务相关的组件和基础设施仍需开发，而且许多研究仍需进行
值得庆幸的是，这些努力受益于我们在这里看到的各种全面评估，在这些评估中，所有潜在的风险和危害都得到了调查(并提出了应对措施)
所有这些都有望为火星探索创造一个可持续的项目
它甚至可能使人类能够长期占领火星并建立一个永久殖民地
由于许多研究人员和科学家的努力，有“火星人”这种东西的那一天可能终于到来了
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