太空人登陸火星後不能離開？

近來，科學家從火星得知很多重大的科學發現，也有新聞提及一些天馬行空的火星計劃，例如發起單程的火星旅行。

當然，要真正探索火星，我們必須確保太空人安全回到地球，然而火星的引力和氣候環境會千方百計阻止太空船起飛，於是問題便來了：原來我們知道如何和怎樣登陸火星，但科學家仍在思考如何離開火星。

離開火星需要一輛名為MAV的太空船(the Mars Ascent Vehicle)，科學家計算這輛MAV的重量大約是18噸，屹今人類發射到火星最重的太空裝置只是1噸重的好奇號探測車。

要把數噸重的機器降落到地球並不困難，因為地球的大氣層會不斷減低機器的下降速度，但火星只有地球百分之一的大氣厚度，換句話說MAV壓根兒不會減速，它只是撞向火星，而不是降落火星。

科學家為此研發了一個漏斗形的降落裝置，改善MAV的降落速度。不過，18噸只是MAV自己的重量，如果把它注滿燃料，估計要增加33噸重量。

即使具備新研發的降落技術，降落18噸重的MAV已是困難重重；要發射51噸的MAV並安全降落火星，以今天的科技來說是不可能任務。

▲ 科學家為此研發了一個漏斗形的降落裝置，改善MAV的降落速度。相片來源：Outside轉自National Geographic

故此，科學家需要把組裝好、未注滿燃料的MAV發射到火星，然後讓它在火星稀薄的大氣層自行提煉燃料，過程中它要抵擋無間斷、強勁的沙塵暴，還要承受無情的紫外線照射。

MAV在火星運作數年之後，太空人才抵達開展工作，當太空人要離開火星的時候，便會駕駛MAV前往太空站。整個過程需要極周密的計算，而重點是所有東西只有一次機會。

如何自行提煉燃料？

可能你會問，MAV怎樣在火星自行提煉燃料？另外，它是如何處理空氣和水等基本問題呢？

MAV將由甲烷及液化氧推動，當中的化學成份只有三種：碳、氫和氧。理論上，火星的大氣層含有95%的二氧化碳，加上火星地底蘊藏的液態水和冰。

當然，科學家必須要確定MAV降落在有水的土地，否則抽不到水，便沒有氫氣。

經過大量的討論，包括發射較輕的氫氣庫、更改MAV設計，並解決燃料需要儲存於極低溫環境、需要新設計的太空衣抵擋火星沙塵等問題，科學家平衡了燃料的可行性，及降落技術可承受的重量等因素，決定MAV會承載液態甲烷及提煉液態氧的裝備，於太空人登陸前四年預先抵達火星。

▲ 太空人終於要登上MAV回家了，由於前述的重量考慮，MAV裡幾乎沒有任何設施，甚至連座位都沒有。相片來源：Outside轉自National Geographic

返回太空站及MAV的最後命運

太空人終於要登上MAV回家了，由於前述的重量考慮，MAV裡幾乎沒有任何設施，甚至連座位都沒有。

按道理這是完全合理的安排，因為離開火星的引力約需7分鐘。不過，如果要飛到太空站的軌道，並且與太空站接合，則最少需要43小時。

當中假設太空站距離火星2萬哩內，但負責太空站的科學家則希望太空站可以距離火星多5至10倍的距離，以免受到火星的引力影響，可是MAV要飛到這麼遠，便可能花上數天的時間。

太空總署的科學家仍在爭論這個太空站與火星的距離問題，如果太空人要留在MAV至少43小時，甚至5至7日，那麼MAV便不能只有企位和簡陋的裝置，於是它的大小和重量便再一次增加，而科學家又要從頭開始計算所有的東西。

無論最後MAV要駕駛多久才可以到達太空站，當它完成任務後，它都會與太空站解除連接，並移到與將來的火星任務不相關的軌道，它可能會永遠飄浮，或者自行解體，但可以肯定的是人們不會忘記它在火星探索史上的重要角色。

原文刊於 Outside 網誌及 Outside Facebook專頁，獲作者授權轉載。未經授權，請勿轉載。

標題經TOPick 編輯修改，原題為〈其實你不知道如何離開火星〉