美宇航局提出探索地外行星新构想

火星是下一个适合人类探索的星球，这已经被接受了几十年。火星似乎确实提供了太阳系中比其他行星更接近地球环境的地方，而且它比其他行星更接近地球——除了金星。然而，金星探索一直面临着巨大的挑战:92帕的大气压力和500摄氏度的高温使金星表面像炼狱。

人类无法到达金星的表面，但是如果我们忽略在它的表面着陆并到达上面的云呢？美国宇航局兰利研究中心的戴尔·阿恩尼和克里斯·琼斯正在探索这个想法。也许人类可以使用太阳能飞艇在金星的大气层上旅行。阿恩尼和琼斯认为，在把人类送上火星之前去金星可能是有意义的。

你为什么不先去金星呢

为了把美国宇航局的高海拔金星运行概念(浩劫)任务提上日程，考虑探索金星的大气层而不是表面是至关重要的。“当大多数人听到去金星或探索金星的想法时，他们会想到金星的表面，那里的温度足以融化铅，压力几乎等于海平面1公里以下的压力。”琼斯说。“没有多少人考虑过相对适宜的金星大气，以及如何通过操作保持在那里。”

在离金星表面50公里的地方，那里的大气压力只有1个大气压，重力仅略低于地球。相比之下，火星的大气压力不到地球的1/100，而重力只有地球正常重力的1/3。离金星表面50公里的温度是75摄氏度，仅比地球表面记录的最高温度高17摄氏度。火星的平均温度是零下63摄氏度。对于无保护的人来说，这两种极端都很难接受，但是两种极端都可以调整和适应。

与火星相比，更重要的是金星能获得更多的太阳能，并且来自金星的辐射在安全范围内。阿恩尼说，在金星的大气层中，宇航员暴露在“与加拿大同等数量的辐射”中。在火星上，未受保护的宇航员每天接受大约0.67毫西弗的辐射，是地球上的40倍。他们可能需要在地下几米处建造住所来减少辐射。至于太阳能，金星获得的太阳能比地球多40%，比火星多240%，因为它离太阳更近。琼斯指出，把这些数字放在一起，只要你不担心脚下的任何东西，金星的大气层“可能是最接近地球环境的地方”

还应该提到的一个重要特征是金星比火星离地球更近。因为金星和地球的轨道是随着时间的发展而成直线的，使用现有的或不久的将来的火箭推进技术，金星的载人太空任务将总共需要440天:110天去，30天停留，然后300天返回——你也可以选择中断任务并立即返回地球。听起来像是在太空呆了很长时间，的确如此。然而，如果一枚推力相同的火箭到达火星并返回，在太空中至少需要500天。然而，更现实的火星任务可能会持续650-900天(甚至更长)。由于返程需要等待轨道的最佳对准，这意味着它不能选择终止任务并提前返回地球:如果有任何问题，宇航员需要在火星上等待最佳的返回窗口。

探索金星的五个步骤

浩劫包括一系列任务:首先，将机器人送到金星的大气层去验证情况；第二，在金星轨道上执行30天的载人任务；然后，执行一项任务，在金星大气中停留30天。接下来，两名宇航员可以被送到大气层中停留一年。最后，可以在那里建造一座漂浮的云城，用于太空移民。

这些任务的特点是大气探测工具:充氦太阳能飞艇。自动模型有31米长(古德伊尔飞艇的一半)，而载人飞艇有近130米长，是波音747的两倍长。飞艇的上部将覆盖超过1000平方米的太阳能电池板。这种平底的船有两个尖端悬挂在下面，可以作为载人飞行的小住所，也可以作为宇航员返回金星轨道和地球的上升飞行器。

乘坐飞艇去金星不是一件简单的事情，如果飞艇载着人去金星，事情就更复杂了。载人任务包括金星轨道会合，飞船(折叠在航天器内)将被送往金星。宇航员将乘坐运载飞船到达金星轨道(基于美国宇航局的“深空住宅”)。

由于没有着陆场，着陆将带来巨大的挑战。"传统上，当人们谈论去火星时，他们谈论进入轨道、着陆和着陆(EDL). "阿恩尼解释道，“显然，在这种情况下，着陆意味着任务失败，所以我们在讨论着陆、着陆和通货膨胀(EDI)。”飞船将在降落伞的保护下以每秒7200米的速度进入金星大气层。

在接下来的7分钟内，减速降落伞会将速度降低到450米/秒，然后降落伞会展开以进一步降低速度。接下来的事情很有趣。降落伞将被扔掉，飞艇将开始展开，然后自动膨胀并以每秒100米的速度下降。随着飞艇尺寸的增加，它的升力和阻力将到达一个边界点，这时降落伞将不再起作用并被抛弃。飞船将充满气体(如果一切都如预期的那样)，它将缓慢地漂浮在离金星表面50公里的地方。

在金星赤道附近(大气最稳定)，风速达到每秒100米，可以在110小时内绕着行星旋转。金星本身几乎不旋转，金星一年中的一天比金星长。然而，运行速度是否慢并不重要。110小时的大气循环变成了一天一夜的循环。风也将转向北方，所以为了呆在原地，飞艇将在有足够太阳能的白天向南飞行。晚上向北漂移以节省能量。

与此同时，基于美国宇航局现有的太空探索和运输概念，宇航员可以在飞艇舱工作。没有必要在飞船外进行活动，这比去火星更简单、更安全。

飞艇的有效载荷是70，000公斤。其中，将近60，000公斤将由悬挂在飞艇下面的有翼两级火箭的上升运载工具运送。在返程途中，宇航员可以进入火箭前端的一个小太空舱，跳出飞船，然后爆炸返回，被推进金星轨道，在那里他们将与过往的飞行器融合，并被带回地球。最后一步是使用最后一个太空舱与地球轨道会合，宇航员可以用它返回地球表面。

不可忽略的值

浩劫小组认为，这一任务的概念为不久的将来载人航天探索提供了一个现实的目标。它所需要的只是技术上的一点改进和美国宇航局的支持。浩劫项目几乎完全依赖于可以在不久的将来实现的技术。它载人探索的主要限制是它需要依靠太空发射系统的大块IIB推进器，它只能在20世纪20年代末飞行。

目前，已经完成了几项概念验证测试，包括测试聚四氟乙烯涂层，以防止穿透金星大气层的浓硫酸液滴腐蚀太阳能电池(和其他材料)，并验证搭载太阳能电池的飞艇是否可以装载到减速伞中，并成功充气至至少1:50的水平。

人类之所以去金星，就像火星和太阳系中的其他行星一样，是因为渴望学习和探索。尽管金星离地球更近，而且有潜在的科学发现，但除了欧空局的金星快车轨道器，这颗距离太阳第二近的行星自20世纪80年代以来一直被科学家们忽略。

琼斯说:“浩劫不仅代表了最终载人任务的环境，也有助于理解地球是如何进化的，为什么温室效应失去控制，以及其他让金星如此有趣的特征。”如果飞艇能够携带小型自动着陆器，浩劫将能够完成许多事情——包括美国宇航局金星分析小组在过去20年中试图完成的大部分科学目标。

"金星是一个有价值的探险和移民目的地."琼斯说，“这也是对现有火星计划的补充...它包含许多火星任务需要做的事情，通过金星任务可以看到一条更简单的路径。”例如，为了到达火星或地球-月球系统之外的其他地方，人们需要在生活区、空气动力学制动、大气捕获、二氧化碳处理和许多其他方面的长期经验。阿恩尼说:“如果你先去金星，你可以在人类登陆火星之前率先推进这些技术和能力。这是去火星之前的一个实际机会。”

然而，不管严肃对待浩劫计划的想法有多合理，美国宇航局在人们可以去火星之前需要做出许多实质性的政策改变。即便如此，把人们送到金星的重要性，或者在那里建立一个永久移民云城的前景，绝不是毫无价值的。“考虑到金星的大气层是一个相对宜居的地方，我们认为它可以在人类未来的太空计划中占据一席之地。”(红枫)