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火星移民计划遭质疑 专家解析技术难点

2015-03-09 15:27 来源:解放日报 大字体 小字体 扫码带走
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最近,一则有关火星的新闻成为公众关注的热点:荷兰非营利企业“火星一号”公布了从全球20万名申请者中选出的100名候选人名单(其中包括4名华人),这些候选人将继续角逐,最终产生的4名入选者将在2025年被送往火星,在那里定居。根据该公司发布的计划,他们将在2016年发射通讯卫星前往火星,进行数个阶段任务后,于2023年建立永久基地。

  最近,一则有关火星的新闻成为公众关注的热点:荷兰非营利企业“火星一号”公布了从全球20万名申请者中选出的100名候选人名单(其中包括4名华人),这些候选人将继续角逐,最终产生的4名入选者将在2025年被送往火星,在那里定居。根据该公司发布的计划,他们将在2016年发射通讯卫星前往火星,进行数个阶段任务后,于2023年建立永久基地。

  这个让入选者踏上“有去无回”之旅的项目是否靠谱?人类移民火星要解决哪些技术难题?在可以预见的未来,人类是否有必要移民火星?记者就此采访了有关专家。

  ■本报记者 俞陶然

  火星环境只是相对“友好”

  火星是离太阳第四近的行星,为四颗类地行星之一。中国古人觉得它荧荧如火,位置、亮度时常变动,让人无法捉摸,故称之为“荧惑”。借助天文望远镜,可以看到火星呈橘红色,这是其地表广泛分布的氧化铁造成的。在太阳系的八大行星中,火星比水星略大,是第二小的行星。它的直径约为地球的一半,自转轴倾角、自转周期与地球相当,其一昼夜比地球上的一昼夜稍长,多出约37分钟,但绕太阳公转一周需花费的时间是地球的2倍。

  为什么在讨论“未来移民其他星球”这个话题时,科研人员和公众总是对火星最感兴趣呢?著名科普作家、中科院国家天文台客座研究员卞毓麟说:人类有能力登陆月球,但月球表面没有任何大气,是超高真空状态,所以不适合居住。把眼光放得再远一些,考察地球的两个近邻行星——金星和火星。前者的环境条件过于严酷,表面温度超过450℃,异常浓密的大气中充满硫酸液滴。与之相比,火星的环境“友好”得多:有大气层,已发现水冰以及湖盆、河道的遗迹,这提供了生物生存的基本条件。

  不过,这种“友好”是相对的,火星的自然环境对人来说其实很恶劣;只是在太阳系中,火星比除地球外的其他任何行星或卫星更适合居住。上海市天文学会副秘书长施餠介绍,火星虽然有大气层,但其主要成分是二氧化碳,占比高达95%,其余成分包括:3%的氮气、1.6%的氩气、很少的氧气、水汽等。而且大气层非常稀薄,只相当于地球上30多公里高空的大气压。所以火星上的空气不能供人直接呼吸。温度方面,火星也不太适宜人类居住。其表面的平均温度比地球低30℃以上。和地球一样,它的一年也有四季之分。夏季白天,赤道地区气温可超过20℃,但到了夜晚就会骤降至-50℃以下。

  由此可见,人类如果在火星上居住,必须住在密闭的生活舱内,外出则得穿特制宇航服。这些设施和装备的复杂程度可想而知。

  移民火星有多少技术壁垒

  如今,“火星一号”公司宣称2023年在火星建立永久基地,2025年把4人送往那里,成为第一代太空移民,这实在令人替公司和人类“先驱”捏把汗。

  中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家叶培建院士说,这家荷兰机构目前既没有飞火星的飞行器,也没有火箭,更不具备在火星生存的能力。想在2025年实施计划,像是个骗局,更是个笑话。

  叶培建表示,火星和地球之间的发射周期,是每28个月才有一次发射机会。因为这两个绕太阳公转的行星,最接近时相距5500万公里,最远时相距4亿公里,为节省燃料,各国航天机构都选择在两个星球最接近时发射。以现在全世界最强的太空飞行能力测算,从地球飞往火星要几百天。而目前航天飞机、空间站的宇航员,过一段时间就要轮换,几百天飞行过程如何生存,本身就是个大问题。

  为了模拟几百天太空航行,俄罗斯组织过“火星500”试验。该试验在莫斯科进行,6名从全球选拔的年轻人,在一个狭小的封闭舱内生活了520天,完成了从飞往火星到登陆火星,再到返回地球的模拟试验。施餠认为,这个试验的有效性值得怀疑,因为这些被试者心里很清楚,他们其实在地球上,安全是有保障的,这种心态与真正踏上火星之旅的人迥然不同。而且,试验不是在失重条件下进行的。在宇宙的失重环境下,宇航员体内的钙流失明显,并会受到宇宙射线的侵害。未来人们前往火星,在旅途中能否承受这些生理上的考验和心理上的煎熬,是不容忽视的问题。

  载人飞船抵达火星后,乘客如果想在火星上居住一段时间,面临的挑战会更大。他们必须利用搭载在飞船上的设备,建一个密闭式生活舱。舱内要有氧气、水、废弃物处理装置等必需品。“这些东西都从地球上带过去的话,量是很大的。”施餠说,在火箭发射和宇宙航行中,载荷是一个关键因素——重量越大,所携燃料就越多,技术难度也随之急剧上升。因此,把建造生活舱或基地的所有部件发送到火星,难度很大,成本很高。

  如果我们想要移民火星,或者说,在这颗行星上居住相当长一段时间,那么必须建造设施更完备的大型基地。此外,有必要实行火星环境改造计划,包括把植物种子带到那里,利用植物的光合作用吸收火星大气层的主要成分——二氧化碳,生成氧气,逐步提高大气层的含氧量,向地球环境靠拢。

  “火星地球化”还是旅游开发?

  卞毓麟介绍,目前,美国的火星探测在全球处于领先地位,发射的“好奇号”等火星探测车成功着陆并完成了探测任务。美国政府计划2035年左右向火星发射载人飞船。当然,这不是“有去无回”的移民,宇航员登陆火星后会返回地球。“所以现在考虑移民火星,还为时过早。”

  那么,人类未来是否有望移民火星呢?卞毓麟认为这个可能性是存在的。在他看来,地球上的人口将不断增加,总有一天会容纳不了所有人,所以移民火星是一个解决方案。实行这个方案是很漫长的过程,大致分为4个阶段:首先,在实现载人登陆后,人类需要完成许多次宇航员在火星上短期生存的试验; 随后,在这个星球上建立适合生活和工作的小型基地;接着,逐步扩大基地规模;条件成熟后,着手大规模改造火星环境,实现“火星地球化”目标。

  所谓“火星地球化”,是将火星改造成类似地球的环境。2003年8月,在美国召开了“火星移民研究国际会议”,与会者提出在未来几个世纪中,把火星改造成一个绿色星球,使之成为人类的第二个家园。根据设想,火星地球化有多个技术方案,包括:在大气中增加适合适量的气体(如温室气体和适合生物生存的气体),增加地表温度与气压,使火星上水冰融化为液态水,再通过植物的光合作用,使大气层的含氧量逐步提高;大量溶解地下冻土层,再把水引到地表,逐步形成水圈;在太空中架设巨大反射或折射镜群,使更多阳光反射至火星表面; 散布固沙菌类、植物,防止沙暴发生,进而生成土壤,扩大居住地。

  不少科研人员认为,改造火星的一些技术方案是可行的,还有一些技术方案在未来或许可行,将火星改造为“第二个地球”会成为现实。但也有不少专家指出,在可以预见的未来(几百年或上千年后),人类没有必要移民火星,也没有大规模改造火星环境的必要。如果地球上的人口数量不断增加,可以把生存空间往海洋或地下延伸。目前来看,这虽然有技术难度,但也并非不可解决。与之相比,移民火星是舍近求远,成本太高。

  施餠说,未来前往火星或许可成为旅游项目,就像如今去太空已成为少数富豪热衷的旅游一样。乘坐飞船出一趟远门,在火星上呆一小段时间,去高度超过27公里的奥林帕斯火山观光,不是件很有乐趣的事吗?


责任编辑:王文婷
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