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地球是一顆有生命存在的星球,在地球上生活著各種各樣的生物,有海洋生物、有陸地生物、有兩棲生物、有微生物等等, 人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以後就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,目前人類已經能夠走出地球探索宇宙,人類之所以能夠走出地球,主要是依靠火箭強大的推力,根據萬有引力定律,火箭想要擺脫地球引力,需要達到第二宇宙速度,即11.2千米每秒,這是基於能量守恆定律和萬有引力定律推導出來的,在地球表面,火箭要具有足夠的動能來克服地球引力勢能,才能夠擺脫地球引力的束縛,但是在實際應用中,火箭飛出地球所需要的動力還要和空氣阻力、火箭的結構設計、燃料性能等因素有關係。
當人類走出地球之後,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要對宇宙有更多的了解,同時也想要知道地球之外是不是存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,但是由於人類科技有限,目前人類還沒有辦法飛出太陽系,太陽系直徑約2光年,以旅行者1號為例,它是目前離地球最遠的人造飛行器,速度約17千米/秒,要飛出太陽系需數萬年。即使未來能達到光速的10%即30000千米/秒,也需上千年,這對人類的壽命和技術持續發展都是巨大挑戰。而且想要實現高速飛行,需要巨大能量來持續加速。目前的化學燃料能量密度低,無法提供足夠能量使飛行器快速達到星際旅行所需速度,而像核能等其他潛在能源的利用技術還不夠成熟。
在漫長的星際旅行過程中,需要大量的能源來維持飛行器的各種系統運行,比如說生命支持系統、通訊系統等,目前能源技術無法滿足這麼長時間的飛行,並且星際旅行面臨諸多技術難題,如長期太空飛行對人體的影響,包括太空輻射、微重力導致的健康問題等,目前還沒有完全有效的應對措施。此外,飛行器的材料需要具備極高的強度和耐久性,以抵禦宇宙中的各種極端環境。由於種種原因,目前人類只能夠探索太陽系內部的奧秘,經過多年來人類對太陽系的研究,科學家將目光放在了火星上面。火星在很早的時候就被人類發現了。古代埃及人最早觀察到火星,稱其為「地平線上的荷魯斯」。
古巴比倫的天文學家也早已了解火星的運行規律和位置,並推測火星比地球離太陽更遠,繞太陽公轉一圈的時間更長。中國古代的天文學家在公元前2000年左右也對火星進行了觀測和記錄。我國古人稱火星為「熒惑」,因它在夜空中呈明亮紅色光芒,像燃燒火焰,且亮度不固定,運行軌跡複雜,讓人捉摸不定,「熒熒火光,離離亂惑」形象地體現了其外觀與古人的困惑。有觀點認為火星與農業相關,比如在傳統農曆中,火星被視為「大火」之一,與重要農事節氣「大滿」有關,但這種說法不像火星的占星寓意那樣被廣泛提及。直到1609年,義大利天文學家伽利略用望遠鏡對火星進行了觀察,成為用望遠鏡觀測火星並進行記錄的先驅。此後,1659年荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯利用更先進的望遠鏡觀察火星並繪圖,推動了對火星的進一步認識。
根據科學家的研究得出,火星和地球的距離因二者在各自橢圓軌道上的位置變化而有所不同,火星離地球最近大約5500萬公里,最遠距離超過4億公里,科學家推算,在從公元1600年到2400年這800年間,火星和地球最近距離的記錄是在2003年8月27日,二者相距大約5576萬公里,如果在地球和火星位於太陽同一側且距離最近的時候,人類大約6個月左右就能夠登陸火星,「勇氣號」「機會號」探測器在2003年發射時,也大約用了6個月到達火星。若不是在最佳發射窗口出發,飛行時間會延長至8個月甚至9個月,比如「好奇號」探測器在2011年發射,經過約8個月旅程於2012年抵達火星。看到這裡,相信很多人會產生一個疑問,就是為什麼人類一定要探索火星?
首先火星和地球同屬類地行星,研究火星有助於了解太陽系行星形成和演化過程,對比兩者差異可揭示地球獨特環境形成原因,為研究地球未來變化提供參考,我國發射的天問一號火星探測器傳回的數據對人類了解火星有重大意義,在2020年7月23日,天問一號在文昌航天發射場由長征五號遙四運載火箭發射升空。2021年2月10日,天問一號探測器進入環火軌道。2021年5月15日,天問一號著陸巡視器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區,祝融號火星車駛上火星表面,開展巡視探測。天問一號任務一次性實現了「環繞、著陸、巡視」三大目標,使我國成為世界上第一個首次通過一次任務實現火星環繞和著陸巡視探測的國家,也成為世界上第二個實現火星車安全著陸和巡視探測的國家。
天問一號成功登陸火星,對人類來說非常重要,它肩負著中國以及人類文明對宇宙、對火星的無盡之問,首先人類最關心的火星上面究竟有沒有生命?或者說是否曾經存在過生命?早在2015年,美國NASA就已經探測到火星上面存在少量的水,而2018年7月,歐洲航空局根據雷達觀測數據,更是在火星南極發現了一處直徑20公里的液態水湖泊,該湖泊位於火星南極冰層下大約1.5公里左右,氣溫大約是零下68攝氏度,根據科學家的推測,這個湖泊沒有結冰的原因很可能是因為水中富含鹽分,這一發現轟動全球,成果發表在《科學》雜誌上。相信很多人都知道,水是生命之源,地球上最早的生命就是誕生於水中。
不過火星上面是不是也存在生命?目前還是一個未知數,雖然現在人類還無法解開火星生命之謎,但是通過對火星的演化,我們能夠尋找地球自身以及太陽系的秘密,畢竟火星和地球都屬於同一類星球,它們起源的時間和過程應該都是一樣的,目前科學界比較廣泛的是星雲假說,大約46億年前,太陽系區域存在一個巨大的星際分子雲,主要由氫、氦以及少量重元素組成,這些物質在自身引力作用下開始逐漸聚集並收縮。在收縮過程中,星雲中心區域的物質密度和溫度不斷升高,逐漸形成了一個旋轉的盤狀結構,稱為原始太陽星雲。在原始太陽星雲的盤狀結構中,塵埃顆粒通過相互碰撞和吸附逐漸聚集形成更大的顆粒,稱為星子。
星子在引力作用下不斷吸引周圍的物質,質量和體積逐漸增大。在距離太陽較近的區域,由於溫度較高,只有那些熔點較高的物質,如岩石和金屬等能夠凝聚形成星子,這為類地行星的形成奠定了基礎。地球和火星所在區域的星子經過不斷吸積,逐漸形成了具有一定質量和體積的行星胎。行星胎形成後,繼續通過引力吸積周圍的物質來增大自身質量。隨著物質的不斷聚集,行星胎的引力也越來越強,吸引了更多的物質,其內部的壓力和溫度也不斷升高,促使物質發生熔融和分異,形成了不同的圈層結構。在這個過程中,地球和火星逐漸形成了具有岩石地殼、金屬地核等結構的行星。經過漫長的時間發展,火星和地球才變成現在這個樣子,不過科學家經過研究發現,早期的火星並不是現在這樣。
早期的火星和地球環境類似,有良好的生態系統,而且上面的水資源非常豐富,但是在5億年前,火星突然發生了巨大的變化,導致火星環境變成現在這個樣子,科學家推測曾經有一顆巨大的小行星撞擊了火星,導致火星的磁場消失,磁場消失對於火星環境來說是致命的,磁場能夠保護火星大氣層,使得大氣層不會被太陽風吹散,沒有磁場的保護,火星大氣層會變得越來越薄,液態水難以穩定存在,水容易蒸發成水蒸氣進入大氣,隨後被太陽風等作用分解並且吹離火星,磁場消失以後,使得火星失去對太陽輻射中高能粒子的屏蔽,這些粒子可以破壞水分子,加速水的分解和流失。雖然說火星現在環境和地球相比非常惡劣,但是和太陽系的其它行星相比,還是比較好的。
而且它距離地球很近,登陸火星是人類走出地球的第一步,曾經著名的企業家馬斯克表示,要在2050年前登陸火星,並且在火星上面建立自己的工廠,SpaceX 的 Starship 是火星計劃的核心,目前正在開發中,並已進行多次測試。Starship 的設計目標是能夠運送大量人員和物資到火星。火星任務需要解決許多複雜的技術問題,如飛船的生命支持系統、火星著陸、輻射防護等。火星任務成本極高,如何降低費用並使其在經濟上可行是一個重大挑戰。雖然馬斯克的火星移民計劃在技術上具有可行性,但實現這一目標仍需克服大量挑戰。未來幾十年內,隨著技術進步和國際合作,火星移民有可能逐步成為現實,但短期內實現大規模移民的可能性較低。
移民火星對於航天員來說,也是一次巨大的挑戰,畢竟前往火星的時間比較漫長,火星與地球環繞太陽公轉時,由於公轉周期不同,兩者之間的距離也是在不斷變化,距離最近時為5500萬公里,距離遠時則有4億公里,以速度最快的新視野號為例,距離最近時也需要940多個小時,約39天才能到達火星,而距離最遠時就需要6940多個小時,約289天,所以選擇一個好的時間發射,將會達到事半功倍的效果。而每26個月,火星與地球就會到一個最近位置,兩者距離會在3460萬公里到6300萬公里之間,這個時間也被稱為火星探測窗口期,在這個時間內發射探測器,時間會大大縮短。航天員從地球到火星一般都需要200 多天的時間,而在這麼長的飛行過程中,物資儲備是最需要克服的難題。
現在很多國家都已經開始計劃火星移民,誰先登陸火星,對於科學發展來說意義重大,而且移民是人類未來必經之路,地球不可能成為人類永遠的家園,畢竟地球上的資源是有限的,雖然現在人類還在利用地球上很多的資源,但是總有一天,這些資源都會被人類使用完,到那時候人類不得不移民到其它星球,而移民火星只是人類星際移民的第一步,隨著人類科技的進步和發展,人類移民到太陽系之外的星球都是有可能的,小編希望人類能夠早日實現自己的夢想,能夠在宇宙中長久的發展下去,對此,大家有什麼想說的嗎?