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  • 火星探測任務臨近!網友腦洞大開!

    7月17日,長征五號遙四運載火箭垂直轉運至發射區,這意味著我國行星探測工程“天問一號”任務實施在即。

     

    雖然這是我國首次火星探測任務,卻已引發了火星迷們的無限遐想——將來我們能不能在火星上建旅館?火星上能不能采礦?在火星上可以開展哪些科學實驗?更有甚者提出了科幻界中最現實的問題:等我們移民到火星,該種什么菜吃?

    想象圖。圖源:視覺中國

     

    “從長遠來看,在火星上發展出獨特的人類文明,包括各種農業文明、工業文明以及技術文明是可以期待的。”中國科學院國家天文臺研究員鄭永春向科技日報記者表示。

     

    那么,人類要想殖民火星又該怎樣對這顆紅色星球進行改造和建設呢?聽聽專家們怎么說。

     

     

    在火星種地 

    遠不止解決吃飯問題這么簡單

     

    在科幻電影《火星救援》里,主人公馬克靠種植土豆獨自在火星上生存下來。鄭永春表示,人類要移民火星,建設農業文明肯定是第一步,但其作用遠不止解決吃飯的問題那么簡單。

     

    如果說日常生活中的農業技術主要致力于提高農業產量、農作物品質、農產品多樣化等,在火星上則要開拓全新的農業科研領域,首要目的是改造環境。“除了提供食物,我們需要植物來供應氧氣、凈化水源等,為人類提供最基礎的生存條件。”鄭永春說。

     

    他認為,屆時需要讓一些低等植物甚至是微生物先行,例如細菌、藻類等。讓它們先到火星上適應環境,吸收二氧化碳、釋放氧氣,然后產生有機質,改造火星的土壤,讓火星表面環境越來越像地球,對生命更加友好。這個過程,需要科學家在地球上開展大量前瞻性研究,篩選出具有適應火星環境能力的微生物、植物及農作物,作為移民火星的“先行軍”。如今,國內外已經有科研機構在開展相關研究工作。2016年,美國國家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心和佛羅里達理工學院聯合啟動“火星花園”項目,目的就是篩選能夠適應火星環境的植物。目前該項目已經進入測試階段。

     

    不過,影響植物生長的因素很多,包括水分、熱量、光照、肥料,以及引力條件等。在地球篩選出來的植物,到火星上能不能正常生長,會不會發生變異,缺少了生物多樣性,生態系統還能否保持穩定,其中有太多問題需要研究。此外,這項工作還有很多不確定性。例如,“先行軍”抵達火星后會如何進化,會不會捷足先登把火星“占領”?這些都需要進行深入研究。

     

    在火星蓋房 

    選近水、光照好地區建半地下室

     

    當人類抵達火星,勢必面臨居住問題,這就需要建設火星基地。

     

    全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示,建設火星基地是人類一個長遠的設想,從初期建設臨時基地,到實現中期駐留,再到改造火星建設永久性基地,需要經歷漫長的過程。最終目的還是為了移民火星。

     

    近年來,世界各國建設月球基地的熱情很高,不少國家制定了計劃或提出了方案。相比月球,火星上有些條件更適合建造基地。比如,火星的自轉周期約為24小時40分鐘,跟地球差不多。同時,火星上有水,有稀薄的大氣,還有一年四季。這些環境條件都跟地球很相似,讓人們看到了殖民火星的希望。

     

     

    龐之浩介紹,建設火星臨時基地,可以在宇航員抵達火星之前,先用無人貨運飛船將滿足基本需求的居住艙和非再生式生命保障系統送到火星。建設火星中期基地,至少需要使用物化再生式生命保障技術,實現物質更高效的循環利用。而要建設火星永久性基地,則需要生物再生式生命保障系統,實現物質的100%循環再生。

     

    同時,火星基地要有電源系統,比如小型核電站;還要有火星車,畢竟宇航員不能老在屋里宅著,需要借此擴大活動范圍。

     

    此外,龐之浩認為,火星基地的選址很重要,最好靠近有水的地方、陽光充足。為了抵御風暴和輻射,早期基地應采取地下或半地下形式。

    想象圖。圖源:視覺中國

     

    在火星基地建設過程中,全靠從地球運送物資顯然不現實。鄭永春認為,就地取材是一個重要原則。他表示,火星表面很容易獲取的沙塵、土壤、赤鐵礦,甚至干涸湖泊里的鹽類礦物等,都是我們可以利用的目標。

     

    在火星搞科研 

    把火星當做另一個地球來研究

     

    人類登陸火星,除了種糧食、搞工程,也該做些別的事情。有人問,能不能發掘礦產資源運回來?

     

    鄭永春說,從目前的技術能力分析,即使火星上遍地金磚也不值得拿回來,因為所需代價遠大于其價值。

     

    這絕非夸大其詞。半個世紀前,美國的阿波羅計劃共從月球運回382公斤巖石樣品,有人計算,這些石頭的成本,相當于同等重量鉆石的30多倍。距地球30多萬公里的月球尚且如此,更何況距地球最近時也有5000萬公里的火星。

     

    正如前文所說,絕大部分火星資源只有原位利用才有價值,只要能夠減少從地球上運輸過去的物資重量,再昂貴的資源開發也是劃算的。

     

    采礦的路雖然走不通,但人類在火星上卻可以搞搞科學研究,這也是人類探索宇宙的重要目的之一。

     

    目前,人類借助月球已經開展了大量科學研究,主要包括幾方面,例如從月球研究地球、從月球看太空,以及研究月球本身。

     

    不過鄭永春認為,火星上的科學研究有所不同。

     

    首先,火星離地球太遠,從那里觀測地球毫無優勢,最大的意義或許只是撫慰心靈,寄托思鄉之情。

     

    在火星上進行天文觀測意義也不大,畢竟近地空間和月球已經提供了很好的天文觀測平臺,而且把大型望遠鏡運送到火星也不容易。

     

    鄭永春表示,在火星上最有價值的科研,就是把火星當做另一個地球來研究。他說,如今人類對地球的表面、深部、大氣、生物圈,幾乎已經研究了個遍,但是人類對地球的認識依舊不夠深刻,原因就在于缺少一個合適的參照對象,沒有跳出地球看地球。如果有一個星球跟地球原本很相似,最終的命運卻不同,那么以此開展對比研究,就可以獲得很多啟迪。

     

    火星正如地球的孿生兄弟。鄭永春說,例如火星上曾經有海洋,如今卻沒有了,對于科學家來說,它的海岸線、海洋沉積物、水汽循環等,都可以作為研究課題。

     

    又如,天氣預報總是不夠準,因為地球上有植被、大氣層、水面等各種影響因素,讓氣象預報模型十分復雜?;鹦巧弦灿猩硥m暴、會下雪,有各種氣象現象,但其氣象模型與地球相比要簡單得多。將兩者進行比對,科學家可以找到很多新的研究課題,大有可為。

     

     

    此外,火星上還有高山、峽谷、火山、冰川、寒旱區……“如果把中國科學院的各個研究所搬到火星上,許多學科都能在那里找到研究主題,獲得全新的研究視角。”鄭永春說。

    在火星種地 

    遠不止解決吃飯問題這么簡單

     

    在科幻電影《火星救援》里,主人公馬克靠種植土豆獨自在火星上生存下來。鄭永春表示,人類要移民火星,建設農業文明肯定是第一步,但其作用遠不止解決吃飯的問題那么簡單。

     

    如果說日常生活中的農業技術主要致力于提高農業產量、農作物品質、農產品多樣化等,在火星上則要開拓全新的農業科研領域,首要目的是改造環境。“除了提供食物,我們需要植物來供應氧氣、凈化水源等,為人類提供最基礎的生存條件。”鄭永春說。

     

    他認為,屆時需要讓一些低等植物甚至是微生物先行,例如細菌、藻類等。讓它們先到火星上適應環境,吸收二氧化碳、釋放氧氣,然后產生有機質,改造火星的土壤,讓火星表面環境越來越像地球,對生命更加友好。這個過程,需要科學家在地球上開展大量前瞻性研究,篩選出具有適應火星環境能力的微生物、植物及農作物,作為移民火星的“先行軍”。如今,國內外已經有科研機構在開展相關研究工作。2016年,美國國家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心和佛羅里達理工學院聯合啟動“火星花園”項目,目的就是篩選能夠適應火星環境的植物。目前該項目已經進入測試階段。

     

    不過,影響植物生長的因素很多,包括水分、熱量、光照、肥料,以及引力條件等。在地球篩選出來的植物,到火星上能不能正常生長,會不會發生變異,缺少了生物多樣性,生態系統還能否保持穩定,其中有太多問題需要研究。此外,這項工作還有很多不確定性。例如,“先行軍”抵達火星后會如何進化,會不會捷足先登把火星“占領”?這些都需要進行深入研究。

     

    在火星蓋房 

    選近水、光照好地區建半地下室

     

    當人類抵達火星,勢必面臨居住問題,這就需要建設火星基地。

     

    全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示,建設火星基地是人類一個長遠的設想,從初期建設臨時基地,到實現中期駐留,再到改造火星建設永久性基地,需要經歷漫長的過程。最終目的還是為了移民火星。

     

    近年來,世界各國建設月球基地的熱情很高,不少國家制定了計劃或提出了方案。相比月球,火星上有些條件更適合建造基地。比如,火星的自轉周期約為24小時40分鐘,跟地球差不多。同時,火星上有水,有稀薄的大氣,還有一年四季。這些環境條件都跟地球很相似,讓人們看到了殖民火星的希望。

     

     

    龐之浩介紹,建設火星臨時基地,可以在宇航員抵達火星之前,先用無人貨運飛船將滿足基本需求的居住艙和非再生式生命保障系統送到火星。建設火星中期基地,至少需要使用物化再生式生命保障技術,實現物質更高效的循環利用。而要建設火星永久性基地,則需要生物再生式生命保障系統,實現物質的100%循環再生。

     

    同時,火星基地要有電源系統,比如小型核電站;還要有火星車,畢竟宇航員不能老在屋里宅著,需要借此擴大活動范圍。

     

    此外,龐之浩認為,火星基地的選址很重要,最好靠近有水的地方、陽光充足。為了抵御風暴和輻射,早期基地應采取地下或半地下形式。

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