载人火星探索与“火星-500”项目.pdf

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1、高端论坛载人航天2011年第4期载人火星探索与“火星一500"项目马·萨·别拉科夫斯基-塔·康·布列乌斯2奥·维·沃洛中·鲁·奥·库兹明3鲍·弗·莫鲁科夫1(1俄罗斯科学院生物医学问题研究所2俄罗斯科学院空间研究所3俄罗斯科学院威尔那茨基地球化学和分析化学研究所)摘要火星有着和地球相似的板地冰盖、云层、季节变化、火山、峡谷等可辨认特征，火星探索成为人类航天发展史上的重要内容。系统论述了火星概貌，包括基本参数、地表特征、大气特征和射线环境，阐明了载人登陆火星的重要意义，介绍了针对载人火星模拟飞行的“火星一500”项目主要内容。关键词火星探索类

2、地行星火星一500隔离实验分类号V529．1文献标识码A文章编号1674—5825(2011)04-0001—07l引言在太阳系的八大行星中，火星是距地球最近的行星，也是公认最具有孕育生命潜力的“类地”行星(表1)。现有证据表明，火星存在生命产生和维持的必备条件，即氢、碳、氧、氮等化学物质，维持生命所需的能量源(太阳能)以及液态水。当今航天科技的飞速发展和地球生存环境的极剧恶化，使得生活在地球上的人类对火星产生了无数的美好遐想，火星探索成为人类航天发展史上的重要篇章。2火星概貌2．1一般特征火星表面有比地球稀薄100倍的大气层，但足以帮助形

3、成季节、风和云体系，也就是气候。火星比地球距离太阳更远(1．5倍)，但其直径却比地球小2．107倍。地球是火星质量的10倍，而火星密度不足地球密度的70％。这样，—个人在火星上就会感觉自己的体重减少了60％。如果他把东西掉到火星地面上，东西会比在地球上落得慢。与地球一样，火星绕其轴心自西向东旋转，火星的天时间为24h39min35s，与地球的天时间十分接近。地球与火星之间的距离随着它们围绕太阳的旋转而变化，从5xlOSkm到4x109kin。2．2地表特征火星南北半球的地形存在显著差距(图1)。南半球主要是高原，有很多环形坑(橘红色)，而北

4、半球主要是平缓的平原和低地(蓝色和淡绿色)。在火星上，红色区域边缘形成了清晰的分界线，分别代表火星两个半球的不同特征。两个半球都有非常深的低地(深蓝区域)。与地球不同，整个火星都散布着数不清的撞击坑，他们来自陨石对火星表面的撞击，因为火星稀薄的大气不能对火星表面进行很好地保护。有一种假说认为，受到陨石撞击的火星，其表面向南挤压和移动。与其它太阳系行星相比，火星上的平原是最平最低的，充满着沉积岩，这被一些学者解释成远古时期存在海洋的证据。运河系统被称为Marineris的峡谷位于赤道带，以纪念发现它们的Mariner9探测器。这些峡谷海拔约l

5、Okm(火星零高度水平以上)，长度约为火星周长(4000km)的1／5，深度约为6km—lOkm，而美国大峡谷的长度是500km，最大深度为1．6kin。很多专家认为，这些峡谷起源于火星冷却收缩过程中火星马·萨·别拉科夫斯基：俄罗斯生物医学问题研究所国际合作部部长。“火星一500”试验项目副总指挥，国际宇航学院院士，齐奥尔科夫斯基航天科学院院士，多次荣获俄联邦政府、俄航局、俄宇航联合会、俄航天部队及欧空局颁发的奖金和荣誉奖章。1载人航天2011年第4期高端论坛表1地球与火墨特征比较地球火星轨道特征太阳平均距离(kin)149597890(1

6、,o乱u．)227936637(1．523Lu．)轨道周期(一年)365．24地球天686．96地球天卫星1(月亮)2(火卫一、火卫二)物理特性赤道半径(kin)6378．143402．5两极半径(km)6356．783377．4质量(kg)5．9737x1酽6．4185xl沪密度(马『c辞)5．5153_934赤道带重力9．766m／s2或1g3．69m／s2或0．376g第二宇宙速度(m／s)Ill805072自转周期(h)23．9324．62地表温度最低平均最高最低平均最高(oX)1852873311332lO2∞气压(kPa)101

7、'3250,7—)．9大气成分(％)氧气21o．13二氧化碳o．0395．32氮气772．7氩及其它混合物1．971．85180。w150。120。90。w60。30。o甲330n300。270。w240。210。180。w●I-lI●lI●IMJ州一1．，—一一。一————⋯一一，．_1一一一60。N-’⋯●_一-60。N‘’一～，～、一300N一-30。N0。一—Oo～．-．_’’’0。一≮∑舂步：‘．、300S--30。S．．。≮薅，60。S一一600S～一-·1I。·I·II⋯’180。W150。120。90。W60。30。0。W3

8、30。300。270。W240。210。180“W●——I．”一8000—4000040008()0012000⋯，⋯⋯．⋯．．．．．．一一．，，⋯．．．海拔高度(nil)高端论