2020年夏,“毅力號(hào)”“天問(wèn)一號(hào)”等火星探測(cè)器相繼發(fā)射,掀起了新一輪“火星熱”,地球的這位橘紅色“鄰居”,成了大家心目中的“網(wǎng)紅星球”,許多同學(xué)還萌生了到“網(wǎng)紅星球”打卡的愿望。在航天科技飛速發(fā)展的今天,我們離火星還有多遠(yuǎn)?一起來(lái)聽(tīng)聽(tīng)“火星叔叔”怎么說(shuō)。
2015年有一部很火的科幻片,講的是一個(gè)被遺忘在火星上的倒霉宇航員的故事。在登陸艙被損毀、物資補(bǔ)給不足的情況下,為了維持生存,等待救援,他不得不動(dòng)用一切聰明才智,千方百計(jì)地開(kāi)展自救,甚至在荒蠻的火星戈壁上建起了蔬菜大棚,像模像樣地種起了土豆……毫不夸張地說(shuō),他在火星上艱難求生的500多天,就是一出太空版的“魯濱遜漂流記”。最終,在全人類(lèi)的共同努力下,宇航員被有驚無(wú)險(xiǎn)地救回了地球。
喜愛(ài)科幻的同學(xué)一定知道我說(shuō)的是哪部電影,沒(méi)錯(cuò),這就是以“硬科幻”著稱(chēng),被譽(yù)為“火星生存指南”的好萊塢科幻大片《火星救援》。值得一提的是,這部電影的拍攝得到了美國(guó)宇航局(NASA)的全力支持,片中展示的許多科技都來(lái)自NASA,NASA還參與了飛船、火星車(chē)、航天服等道具的設(shè)計(jì),可以說(shuō)是這部電影的“技術(shù)擔(dān)當(dāng)”。2015年電影熱映時(shí),NASA公布了一份人類(lèi)登陸火星的詳細(xì)報(bào)告,宣稱(chēng)人類(lèi)不僅要在這顆橘紅色星球上登陸,還要在那里生活數(shù)年,并最終建立基地。
不只是NASA,德國(guó)、荷蘭、日本等許多國(guó)家的機(jī)構(gòu)組織都有著雄心勃勃的火星移民計(jì)劃。在科學(xué)家眼中,火星是最有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模移民的星球。迄今為止,人類(lèi)已經(jīng)對(duì)火星進(jìn)行了40多次科學(xué)探測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn):火星上曾經(jīng)有江河湖海,有過(guò)濃密的大氣層,它的氣候曾經(jīng)溫暖濕潤(rùn),很適合生命的孕育。即便火星現(xiàn)在的環(huán)境已經(jīng)惡化,成為一顆荒漠行星,但它仍然是太陽(yáng)系中除地球之外最宜居的行星。按照當(dāng)前科技的發(fā)展速度,我們可以樂(lè)觀地估計(jì),人類(lèi)將在20內(nèi)年登陸火星,100年后,我們將擁有一座火星城市。
不過(guò),去火星也不是一場(chǎng)說(shuō)走就走的旅行,要像《火星救援》的主角那樣在火星上生存,需要完成許多復(fù)雜的技術(shù)準(zhǔn)備。
水是生命之源,火星兩極本身就含有豐富的冰山,地下也有冰層,而冰化為水汽后,可以被現(xiàn)有技術(shù)輕易提取。此外,還可以通過(guò)加熱土壤收集水,或者通過(guò)大氣冷凝提取其中的水汽。不過(guò),這些途徑需要的技術(shù)更復(fù)雜,也很昂貴。
火星的土壤與地球土壤有相似的成分。雖然火星上的太陽(yáng)光比地球上的弱,但我們可以通過(guò)對(duì)光線進(jìn)行收集增強(qiáng),或者使用人造光源,滿(mǎn)足光合作用的需要。還可以在火星土壤中加入有機(jī)質(zhì)和微生物群落,讓它更接近地球土壤。現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)改造火星土壤,未來(lái)有望在火星上種植作物。
火星大氣中約95%是二氧化碳,氧氣含量還不到0.2%,無(wú)法滿(mǎn)足人類(lèi)呼吸。不過(guò),有科學(xué)家發(fā)明了一臺(tái)名為Moxie的制氧機(jī),可以從火星大氣中收集二氧化碳,轉(zhuǎn)化為氧氣和一氧化碳,氧氣供人類(lèi)呼吸,一氧化碳可作為燃料使用。去年這臺(tái)制氧機(jī)隨“毅力號(hào)”前往火星,今年2月已抵達(dá)火星開(kāi)始測(cè)試。從一開(kāi)始,這臺(tái)制氧機(jī)就被設(shè)計(jì)為可以擴(kuò)展到現(xiàn)在的100倍大小,如果試驗(yàn)成功,可以提供一個(gè)人一生都用不完的氧氣。
剛登陸火星時(shí),我們可以住在密封的充氣庇護(hù)所或是登陸艙中。由于火星大氣層很稀薄,強(qiáng)烈的紫外線會(huì)損害你的健康,宇宙射線甚至?xí)淖兡愕腄NA。因此,躲進(jìn)地下,建設(shè)地下城市可能是一個(gè)明智的選擇。
火星上晝夜溫差極大,白天溫度能超過(guò)21℃,夜間則會(huì)下降到-70~-80℃。全球性的沙塵暴也時(shí)有發(fā)生。因此,火星服不僅要足夠堅(jiān)固,能讓你適應(yīng)火星的低氣壓,還得保暖。美國(guó)科學(xué)家達(dá)瓦·紐曼研制了一種光滑緊身的火星服,可以滿(mǎn)足身體保暖以及在火星生存的需要。在現(xiàn)有空間站宇航服的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的D-型和I-型火星服,也可以滿(mǎn)足需求。
水、氧氣、食物、住所、服裝,似乎在火星生存的一切條件已經(jīng)滿(mǎn)足了,移民火星指日可待。不過(guò),移民火星遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這困難得多,復(fù)雜得多,還要做好更多的準(zhǔn)備。地球到火星的旅途長(zhǎng)達(dá)數(shù)月,空間狹小,物資匱乏;要經(jīng)歷從地球上你已經(jīng)適應(yīng)的重力,到發(fā)射時(shí)的超重、飛行途中的失重,到進(jìn)入火星大氣層時(shí)的再次超重。登陸火星后,長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)僅為地球表面1/3的火星重力,人的生理狀態(tài)會(huì)發(fā)生顯著的變化。幾年之后,你應(yīng)該還會(huì)回到地球,需要經(jīng)受相反的重力體驗(yàn)。這種過(guò)山車(chē)式的重力變化,不是柔弱的人體可以承受的。登陸火星之后,面對(duì)無(wú)盡的荒涼,難以忍受的孤獨(dú),人的心理狀態(tài)也是一個(gè)巨大的問(wèn)題。因此,要實(shí)現(xiàn)火星生存,前路漫漫,但每一點(diǎn)突破,都在積累人類(lèi)走向太空的能力。