赶往火星-红色星球定居计划

 

“每当夜半火星在黄道星座里升上天穹的时候，它那红色的光辉好似远方的火炬，立刻引起人们的注意。” [1]

 

 

火星是太阳系内环境和物理条件最接近地球的行星。众所周知，特斯拉创始人埃隆·马斯克无论是做电动车还是发射火箭，最终的目的只有一个，就是坐着自己建造的火箭进行火星移民。

 

然而这个想法太过激进，好似天方夜谭，以至于这个目标的动机也让人生疑，或者人们认可了他的目标就是单纯地想探索太空，也不得不怀疑他在地球上的产业的可靠性，他是不是只是想借着产业收割地球上的财富来满足自己的个人愿望有待商榷。

 

可见，探索火星乃至于登陆火星在普遍的印象里是一个需要长久等待的浩大工程，美国NASA的太空探索也已经停滞多年，甚至在网页上能够看到的宣传只是用太空望远镜多拍到了一些新的星星。单单靠个人的实力，即使是一个富豪也难以实现这种不切实际的愿望。对于这种情况，有一部分人比如航天专家罗伯特·祖布林就恨铁不成钢，他仔细地分析了一下，火星探险到底要不要很多钱？不需要，至少比想象的少很多。技术上到底有没有不可逾越的障碍？好像也没有。除了克服技术的问题，在宜居条件上到底有没有办法实现改造火星？分析下来好像也是可以的。

 

显然，罗伯特·祖布林作为一个浪漫主义的乐天派和务实理性的航天专家的双重身份，驱动他把这些东西写了下来。在《赶往火星：红色星球定居计划》里，作者主要进行了如下的分析，探讨了火星移民的可行性：

1.动力推进

       到达火星必须有强大的能源作推进剂；用核动力直接推进言时过早，但是可以间接利用火星二氧化碳做返程推进剂；

       考虑到降落时的保护，必须有折叠的减速伞；考虑到飞船的载荷非常大；

       由于一次发射的风险可能导致宇航员无法返程，可能需要考虑用单一载物的飞行舱进行预先的任务实验；

2. 航行配置

       考虑行星轨道的借力，选好航期可以减少航行时间或燃料，有两种选择方案，合点航行和冲点航行。（根据轨道来看，合点航行就是顺着火星轨道，追上火星；冲点航行就是出地球轨道内转太阳方向后大方向的转弯，落在火星轨道上）。尽管冲点航行耗时较少，其对燃料需求过高，可能造成推进系统过于复杂，成本急速上升而不可行，而反过来合点航行的缺点如果能够克服，反而能优化航行任务。

 

 

 

 

 

人员组成：经过一番讨论，两名科学家、两名机修工是一个可行的选择。

3.火星航行危害的反驳

       辐射危害，如太阳耀斑和宇宙射线可能对人体产生健康威胁。这里作者没有给出解决方案，只是计算后解释说这是可以接受的风险。

       零重力。主要是在航行过程中遇到的心血管退化，骨骼钙流失和肌肉退化，但是在回归有重力的环境中可以得到恢复。即使要保持重力，在航天舱内其实也可以用旋转离心力制造重力环境。这个其实在《太空漫游2001》里有类似场景。并且金属轨道探测器也是一种旋转的航天器，有成功先例。

       心理因素。作者又一次乐天派了。长时间的太空旅行跟很多现实中艰难恶劣的职业相比不会更差，而探索火星其实也是一种必要的冒险。

       恶劣的环境如沙尘暴。这里分析的论点是，由于火星的大气很少，即使是告诉的沙尘暴对应地球的沙尘暴级别也有限，而且可以提前预见。

4.火星生存

       维生系统：可以利用二氧化碳生产氧气，但是同时也要生产氮气，不然无法作为吸入的空气，这个在以前的航天任务中有成功先例。

       燃料生产：利用火星的二氧化碳和地球上的氢进行巴蒂尔反应，生成甲烷和水。除此加上逆向水气反应，CO2+H2生成CO和H2O，最终可生成甲烷、一氧化碳和水。

       火星基地通讯：在火星上发射一颗卫星，或者使用无线电台。

       火星上的导航：即GPS。在地球上上，确定纬度只需要六分仪判定天极跟地平线的夹角，但是确定经度却很难，一般是通过时钟，而时钟是日出、月出判断的。不过在火星上有两个卫星，所以判断经度用上经过训练的方法可以确定。

       火星计时：根据火星的自转周期确定火星日，划分出火星上的时间，以确定自己的作息安排。

5. 火星建设

       建筑：建造一个砖制拱顶，保持稳定性和抗压性。为了保持砖结构的稳定，维持温度，屏蔽辐射，要用覆土产生下压的压力和隔绝部分辐射。为了防止漏气，可以在砖制结构上增加塑料涂层。

       制造塑料：关键是制造乙烯。利用之前合成燃料的反应，可以合成乙烯原料。

       制造陶瓷和玻璃：利用SiO2制造陶瓷和玻璃即可。

       获取水：火星地表含有4%的水，可以用加热的方式获取可用的水，加热的方式可以温室效应自然蒸发，避免浪费大量的能源和产生大量固体废物

       农作物：用来提供口粮。火星土壤比较适合农作物的种植。

       冶金：火星土含有许多铁，因此可以炼钢；同时还可以炼出铜、硅等；

       能源问题：目前最有效的方式还是用地球上的核反应堆；除此之外风能、太阳能、地热能可以补充一部分

       以前哨站和基地拓展探索能力：基地给探索活动增加支持，并且在探索新地区之后要增加新的基地，因为火星很大，活动范围不能一直靠单一基地支持。

6. 火星殖民

       火星有独特的优势，可以发展能源工业，农业，相比出地球外的其他太阳系内天体更适宜居住，自给自足的潜力也高于其他星球。火星跟地球、小行星带之间也可以产生贸易往来。当然这个讲的有点远了，跟实际的火星移民关系也不太大。

 

[1]《大众天文学》 C.弗拉马里翁  P383

[2]《赶往火星：红色星球定居计划》 罗伯特·祖布林