建造火星基地的8大挑战,火星的未来终将灯火通明
我们已经征服了地球上大部分地区,从荒凉的沙漠,到孤独的岛屿再到最高的山脉,只要我们愿意,都可以在这些地方定居。如果有一天,地球的所有的空间被用尽,我们该何去何从呢?
这时,我们的目光应该移出地球,将人类文明扩张的脚步放在外层空间。火星,是我们证明星际定居能力的最适合行星,但是在人类大规模转移前,火星上应当先建立一个前哨基地,为后面地球居民的定居铺平道路。我们完全可以改造火星,将它变成第二故乡。
但火星表面环境是异常极端的。乍一看,火星似乎很温柔:大面积的极地冰盖,巨大的山谷下含有液态水,一天只比地球长37分钟,一切与地球是如此相似。实际情况是,火星非常寒冷的,大片放射性沙漠,大气含有有毒气体,不可能在火星上直接呼吸。
前往火星,可能意味着一去不复返,你肯定不想去那里。在火星上建设前哨基地充满了危险和挑战,遇到从未见过的问题,但训练有素的宇航员能够胜任这项任务,以我们目前现有的科技能够保证他们做到这一点。建设前哨基地面临的第一个挑战是:火星的能源非常贫乏。
由于离太阳更远,火星的太阳能利用率只有地球的40%,即使是这种微弱的日照,也常常会被铺天盖地的沙尘暴遮挡好几天。在漫天黄沙中,我们无法利用太阳能。火星几乎没有大气层,星核也渐渐停转而变冷,风能和地热能等替代能源也不用。
核电站
能源的问题,可以通过核技术解决,由于在火星上获取放射性元素并不容易,所以核燃料和反应堆需要从地球送来。建好了火星核电站,就可以持续多年为前哨基地提供电力。第二个挑战是:在火星上我们不能呼吸。
火星的大气密度仅为地球的1%,主要由二氧化碳组成。所以我们的前哨基地必须加压,模拟地球大气环境,并充满由氮气和氧气组成的人造大气。前哨基地的屋顶将采用圆弧形状,来承受人工大气的压力。第三个挑战是:火星的辐射对人体造成的伤害。
如果没有地磁场和大气层的保护,来自太空的辐射会长驱直入到达地面,我们受到的辐射量将会增大50倍。火星表面的辐射大约是地球的100倍,如果在火星上待三年,宇航员承受的辐射量将超过人体最大承受限度,这大大增加了宇航员患病的风险。
火星车
为抵挡辐射,我们可以用一层厚厚的干冰覆盖在屋顶上,来保护宇航员,制造干冰的二氧化碳可以直接从火星大气中获取。再用一米厚的火星泥土覆盖干冰,将进一步提升防辐射能力。这意味着,我们的基地将被包裹得严严实实,大多数建筑从将没有窗户,看起来就像圆顶状的墓地。然而,防辐射基地只能保护里面的人,不能保护在外工作的宇航员。我们可以远程控制机器人,完成地面日常工作,宇航员则呆在相对安全的室内。第四个挑战是:火星的尘埃。
火星上的尘埃比地球上的要细得多,这些尘埃可以轻易进入机器的机械装置和电子设备。火星尘埃很干燥,也带有静电,可以粘在任何东西上,比如宇航服。要避免火星尘埃进入前哨基地内部,不然我们脆弱的肺经不起尘埃的折腾。而且火星尘埃中充满了剧毒的氯盐,持续接触可以致命。我们可以改进太空服的存放方式,将它放在进入基地的外部通道上,这样就可以避免将尘埃带入建筑物内。第五个挑战是:怎样在火星种植农作物。
火星两极附近的位置有厚厚的冰层,我们将基地建在附近,融化冰得到水。在解决了水的问题后,我们还得为植物提供适宜生长的土壤。火星的土壤是碱性的,缺乏植物生长所需的氮化物。在种植农作物前,我们必须净化土壤,加入一些必须的化学元素。当农作物开始生长后,可以使用生物排泄物来进行施肥。我们也可以使用鱼菜共生的方法,同时饲养鱼类和植物,这样宇航员的食物就会更加多样化和美味。第六个挑战是:身体机能的衰减。
火星的重力只有地球的38%,这会导致人体肌肉萎缩、骨质流失和心血管问题。虽然可以通过建立旋转生活空间产生额外的重力来解决这个问题,但宇航员必须长期在低重力环境下生活。多运动可以减缓身体机能衰减,但最好每隔几年轮换一次驻点宇航员。第七个挑战是:宇航员的心理承受力。
火星救援剧照
如果被困在没有窗户的狭小空间里,每天做同样的事情承受力,与外界几乎没有联系,比如南极科考员或潜艇工作人员,这种压抑环境会对宇航员的心理承受力带来巨大挑战。在火星上从事基础设施建设是一项艰巨的任务,只有具备非凡决心和全面能力的人才能胜任。踏上火星的宇航员必须在地球上的火星模拟环境中呆上几个月,并接受严格的心理筛查,以确保他们的心理适应力足以应对火星上的生活方式。第八个挑战是:遥远的距离。
火星离地球的最近距离约为5500万公里,最远距离超过4亿公里。以目前科技,往返火星与地球间大概需要两年,如果前哨基地发生了紧急情况,地球将无法及时提供帮助,虽然我们可以立即发射救援飞船,但9个月后才能到达火星,恐怕为时已晚。
相信不久的将来,我们的脚印将留在火星上,随着技术的进步,未来的火星夜晚,将会灯火光明,向宇宙骄傲地展示人类地外空间的建设成果。
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