中國將於2020年登陸火星,我們離火星移民還有多遠?

2021-01-15 MOOC

7月8日,在山東舉辦的2019軟體定義衛星高峰論壇上,中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠在報告中透露:中國將於2020年探測火星。


曾幾何時,探索火星似乎還是很尖端的科學技術,甚至屬於"科幻"範疇。但最近幾年,這事兒似乎悄無聲息的即將成為可能了。


火星適合人類居住嗎


陽光,空氣和水,是人類生存的三大基本條件。無論哪一顆星球,只要滿足這三點,就有成為人類下一個家園的潛力。而火星恰好同時具備這三點。


火星到底適不適合人類居住?以目前人類的科技水平,不太適合。


但這並不意味著永遠都不適合——萬一將來人類的科技水平足夠牛x了呢?


《火星救援》


火星的確很有潛力


火星是太陽系中距離太陽第四遠的星球,有充足的陽光照射。它的表面也有大氣層,有氧氣存在(雖然含量極少)。


近幾年,人類接連發現了火星上存在液態水的證據。去年,NASA更是宣布在火星上發現了有機物存在的切實證據。這為火星可能孕育生命提供了基礎。



反對的聲音


然而,儘管火星滿足了人類生存的三大基本條件,但火星依然有許多不盡人意的地方:


1)火星夏天最熱達27℃,似乎還行,但冬天最低溫可達-155℃,凍死人。火星表面平均溫度僅為-55℃,總的來說依然不能居住。人類恐怕只能像《流浪地球》那樣住在地下城裡。


2)火星大氣層比地球稀薄很多,密度只有地球的1%。稀薄的大氣無法"鎖住"水分,因此火星地表非常乾燥,比沙漠還荒涼。


NASA公布的火星地表廣角照片


3)雖然人類已發現了大量火星上存在水的證據,但也僅限於"有"而已。火星上的水以什麼形式存在、能不能長久穩定存在、能不能喝、如何開發都很成問題。


火星上牛頓隕石坑中不同時期拍攝的照片顯示出明顯的流動痕跡,可能是液態水


去年,一個義大利團隊發現火星南極冰蓋之下可能存在液態水湖,但這個結論依然頗具爭議——而且它很大概率是一個滷水湖,齁死人的那種。


贊同的聲音


科技總要不斷發展,當前的困難並不能阻止人類嘗試移民火星。


甚至有人想在有生之年就登上火星——最出名的就屬埃隆·馬斯克了。



從Space X計劃到獵鷹火箭,馬斯克一直都在為他的火星旅行做準備。他在2017年就宣布了雄心勃勃的火星移民計劃,並預計在2022年實現第一次火星貨運任務。


登上火星後,接下來幹嘛


登上火星後的第一步就是建立基地。但目前來看,直接在火星地表定居是不可能了。


目前國際上提出的方案都是"蓋大棚"(封閉式火星基地)。就比如下圖的方案,就是NASA提出的。



建築材料從哪來?就地取材+3D列印就能解決。火星土壤中有40-45%的氧元素、18-25%的矽元素、12-15%的鐵元素、2-5%的鋁元素,造出鋼筋+玻璃毫無壓力。


我國的火星探測任務於2016年年初正式立項,並計劃在2020年左右發射第一顆火星探測衛星。我國還在青海省海西蒙古族藏族自治州紅崖地區建立了火星模擬基地,這裡獨特的雅丹地貌被認為是"中國最像火星的地方"。


中國火星模擬基地,也是蓋大棚


有了基地,然後呢?


需要解決以下幾個問題:


能源:機遇號和勇氣號就已經證明了火星上的太陽能非常充足。機遇號原本只計劃工作3個月,結果愣是靠太陽能續了10多年!


氧氣:火星大氣裡的氧氣肯定不夠用,不過火星土壤裡含有豐富的高氯酸鹽,只需簡單加熱就能產生氧氣。


水:有科學家指出,火星地下含有至少3%的水冰,北極冰蓋底部也有大量水冰。但如何開發就比較棘手了——這應該是目前最大的困難。


食物:現有的無土栽培、LED養殖技術完全可以在火星上使用。而且由於火星的二氧化碳含量遠超地球、重力更小,植物可以長的更高更大,產量爆炸——不用靠蚯蚓幹度日了!


阿聯提出的方案(模擬圖)


礦產資源:要從地球上運嗎?可以,但沒必要。火星距離小行星帶非常近,這裡飄著幾十萬顆小行星+數億顆極小星體,礦產資源取之不盡。屆時我們只需用太空飛行器把小行星"拽"到火星附近,依靠引力就能直接讓資源從天上掉下來——難度和成本甚至比從地球運輸還要小。


想不到《流浪地球》的腦洞可以用在這個地方


成為"火星人",其實已經不難了


說了這麼多,你應該感覺到了:"人類登陸火星"在10年前似乎還屬於"科幻"範疇,但如今在技術層面上已經相當可行了,也許我們真的能在有生之年見證人類成為"跨行星物種"。


想了解更多與火星相關的前沿知識嗎?果殼與代爾夫特理工大學航天工程在讀博士、中國科普作家協會會員 毛新願合作,推出這套《火星移民科學指南》音頻專欄。



這套音頻以人類現有的科學前沿技術為基礎,揭秘登陸火星、移民火星、開發火星的可行性,從"硬核"而非"科幻"的視角,解釋這些有趣的議題。



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