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殖民火星

 长弓有心 2017-03-12
殖民火星

人类能够在火星生活吗?也许,总有一天能。但在那儿建立定居点会是望而生畏的任务。这幅想象图是《国家地理频道》全球事件系列为火星绘制的。反映了一些科学家目前正在思考的情况,依据的是最近的研究结果。时间将告诉我们这是否是在那颗红色星球上生活的蓝图。
殖民火星

无情世界的挑战
火星之旅关键的一步是进入火星轨道,NASA希望在2030年代实现。可是着陆、存活、以及最后在红色星球上繁衍兴旺为人类殖民者提出了无数的课题,原因是其低重力水平、大幅起伏的温度、和几乎没有氧气的大气层。
太阳的直径在火星上似乎小了34%。

大气
目前,火星的大气压只是地球的0.6%,这不足以把水体控制在某地。一种更坚实的大气也许曾经支持过诸多大型水体,然而某种事情——也许是太阳辐射、小行星的撞击、一次磁场的变化,使得海洋不复存在。

温度
像地球一样,火星有白天和黑夜,气候类型、明显的季节、以及极地冰盖。但同时其中纬度地区能够温暖数倍,其稀薄的空气和与太阳的遥远距离使得火星很容易产生剧烈的温度变化,火星绕太阳一周几乎要2个地球年才完成。

体积和质量
火星的行星体积是地球的15%,其质量是地球的11%。根据牛顿物理定律,火星上的重力大约是地球上的1/3。这意味着宇航员在那里可能流失他们在适应地球重力场而发育的大量骨骼和骨肉,还意味着从火星发射太空飞船可能耗费的能量更少。

距离
地球位于大太阳系可居住带的内部边缘,这指的是离一个恒星的距离范围,这种情况的阳光下,一颗行星能够保持液态水(有足够的大气压来把水保持在某个地方)。火星也位于这个可居住带内,只不过靠近外部边缘。

生存解决方案
我们能找到越来越多的资源(或者制造)来使火星可居住,我们必须从地球运送的东西越来越少。科学家们目前正在研究利用火星已有的东西的方法。为了建立一个殖民地,人类将必需提供5种东西:氧气、水、庇护所、食物、以及能源。

水——从空气中提取水
尽管火星空气95%以上是二氧化碳(CO2),却含有水的痕迹用来利用。一种叫沸石矿物作的床可以从空气中吸收湿气。一旦达到饱和,这些矿物床能够被微波加热蒸发出水,然后可以冷凝、冻结作为冰储存。

获取地下水
除火星表面高纬度地区的冰之外,可能在靠近这个星球赤道的土壤内有大量冻结的冰。微波加热土壤可以融化并粹取水分。

水——隐藏的冰川
NASA火星勘察轨道飞行器的探地雷达已经揭示巨大的冻结水冰川存在于在大部分低纬度地区的岩石碎屑之下,比以前已经识别出冰的地方的纬度更低。

氧气——通过化学过程更好地呼吸
科学家可以收集收集火星大气中丰富的二氧化碳气体,压缩之后利用电力把其分子分裂成氧气和一氧化碳分子。氧气将被检测纯度然后储存,一氧化碳排放回大气中。

食物——火星温室
生物学家们已经在与火星土壤化学成分匹配的土壤中测试了14种植物,这种土壤含有植物生长的所有基本营养素,包括磷、氮、钾和铁。不过为了植物在火星上保持右图表示的那种长势,农学家们将必需设计更加节水和富氮的土壤。

燃料——甲烷发电
返回地球将需要火星上的燃料产品。高效的萨巴蒂尔(Sabatier)工艺利用镍催化剂使二氧化碳和氢在高温下化合释放出甲烷和水。水分子然后可以进一步分解成氢和氧。

能源——太阳能
太阳能将是火星上生产电力的合理资源。不过收集阳光将比在地球上更加困难,不仅是因为这颗星球与太阳的距离,而且有火星厚重尘暴的原因。因此将必需开发其它能源。

能源——移动电源
太空飞船和他们携带的精密科学设备需要安全、可靠、长期续航的电力系统。可以产生必要电流的一种电源是核电池,即一种把热转换成电的放射性同位素热电发生器。

能源——核电
NASA研发了一种能够应用在许多行星和小行星上的发电系统。一种核反应堆里的裂变反应会产生电流。用辐射防护罩包裹的反应器将会用电缆连接到基地,在任何大气条件下每天任何时候都输送电力。
核裂变反应堆
反应堆将被埋在火星地表下,伸展的面板会散发余热。

庇护所——住在岩浆管道中
岩浆管道是穴状的通道,是地表下因冷却硬化的火山岩浆被熔化的岩石流过之后形成的。科学家说火星上的岩浆管道也许明显大于地球上的这些管道。火星管道的内部藏在几十英尺坚硬岩石之下,阻隔了宇宙射线和太阳辐射,以及严酷的灰尘弥漫的表面不断起伏变化的温度。

通讯
火星上的点对点通讯将通过无暇电波。为了避免妨碍,信号将必须被发送到轨道卫星然后再转回火星表面。

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