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殖民火星简介_殖民火星个人资料_殖民火星微博

2016-11-29 06:19:57 科学百科 阅读 2 次

概述/殖民火星 编辑

殖民火星
殖民火星

殖民火星是指人类在火星上居住。许多研究与理论都将火星当成一个可行的殖民地,它的表面状况与水份的来源使得火星成为太阳系除地球外最适合人类居住的星球。因为火星的环境与改造成适合生物生存的可能性,火星被许多科学家(其中也包括史蒂芬·霍金)认为是一个殖民的理想行星。

理论基础/殖民火星 编辑

殖民火星
殖民火星

火星的一日与地球自转一周十分接近。火星的太阳日是24小时39分35.244秒。

火星的表面面积是地球的28.4%,稍微小于地球的陆地(占地球表面面积的29.2%)。

火星的转轴倾角为25.19°,与地球的23.44°较为接近,亦因为此原因,火星的季节与地球的相似。但是,火星的1年相等于地球的1.88年,因而火星上各季节的长度,比地球长一倍。火星北方上空并不是小熊座,而是天鹅座。

火星有大气层,但只是地球大气层的0.7%,因此,火星只可以抵挡部份的太阳辐射、宇宙线,宇宙船也可以利用大气层作为大气制动。

NASA的火星探测漫游者、凤凰号;ESA的火星快车号等,于21世纪初进行火星探测计划,并发现火星有水的存在,也证明火星拥有所有维持生命的元素,代表火星是一个适合生物生存的地方 。

到达火星/殖民火星 编辑

除金星外,由地球去火星所需的能量比任何行星都来得少。利用霍曼移动轨道,由地球去火星,大约需要九个月,而使用修正了的移动轨道,可以将所需时间减至6至7个月,但会使用较多的能量和燃料,而火星探测是利用此方法。

如将所需时间缩短至半年或以下,需要使用较高的能量、较多燃料,如果使用化学火箭,是不可能做到的。如果利用航天器推进的VASIMR、核动力推进的火箭,就可以将所需时间减至2周 。

与地球间的差异/殖民火星 编辑

殖民火星
殖民火星

火星地表重力大约是地球的三分之一,对于可能造成的健康问题仍未知。

火星表面平均温度只有零下46℃,相较于地球要寒冷得多。

火星离太阳较远,其大气层所接收的太阳能大约只有地球所接收的一半。

火星的轨道离心率较地球为大,造成气温与太阳辐射的变化较大。

目前火星上的气压仍太低,不足以让人类在未配备压力设备的状况下生存。由于改造火星属于长期的计划,短期内火星上的人造建筑都必须配有压力设备,如同太空飞行器,必须能维持约一大气压。

火星大气层主要为二氧化碳,其二氧化碳分压约高于地球52倍,如此可支持植物的生存。

火星上的磁场极小,也因此使太阳风偏向的能力也不足。

居住/殖民火星 编辑

殖民火星
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相比起月球或其他行星,火星的地理环境较适合人类居住,没有水星般的极端温度、金星般的高表面温度、或像外行星及其卫星那样子的低温。另外,金星只有云层顶端的居住环境是比较接近地球。

在火星上,可以找到很多地球所拥有的适合居住条件。由高海拔气球得知,目前火星表面海拔最高约34,668米(1961年5月纪录),而在这高度的气压,差不多和火星地面相同。另外,火星也有寒冷的北极、南极,但温度是相当极端的。

2007年3月21日,NASA代理管理员Shana Dale于JPL高科技会议时,曾说过“希望发现火星是否能够为人类提供第二所住宅,将人类的文明由地球延伸至4000万英里外的火星”。

火星改造/殖民火星 编辑

第一步达到“环境地球化”的临界点

殖民火星
殖民火星完成自给自足的定居点从而移民火星具体计划的第一步,则是先让火星达到“环境地球化”的临界点——使这个寒冷的星球变暖。现在火星赤道附近的温度有时可以达到0℃以上,要使火星的冰冻物质完全融化,至少需要使火星的外层大气达到40℃左右。与地球正在努力遏制温室效应不同,人类将要在火星上制造一场“巨大的温室效应”。


第一方案:太空镜  

给火星加热的第一个方案是一面大镜子,这面镜子的直径将超过120公里,在火星表面21公里以上的轨道运行。这面镜子将把太阳光反射到火星指定区域,以释放出冷冻地表下面的大气和水。  

不过,这面太空镜子太大了,人类目前的科学水平还造不出这样的太空镜。  

第二方案:小行星撞击  

太空中很多小行星都是由冷冻的氨气构成的,而氨气则是重要的温室气体。计划是,让一颗直径2.5公里左右的小行星去撞击火星,撞击产生的巨大能量将使火星上的1万亿吨冰融化成水,而小行星撞击后释放的氨气也可以让火星大幅升温。估计,40次这样的撞击就可以使火星达到适合人类居住的水平。不过,实现这一方案的科学难度也很大。  


第三方案:制造温室气体  

第三种方案是在火星上人工制造温室气体,这是被认为最为可行的方案。和许多科学家一样,祖柏林认为四氟化碳是最有效的温室气体,他计划在火星上建几处化工厂,不停地制造四氟化碳。根据计算,如果每小时排放1000吨这种气体,30年内火星的平均温度将升高27.8℃。这项过程预计耗能5000兆瓦,5个核电站就可以满足这些能量需求。 

第二步:释放火星土壤中的大气

现在的火星上只有稀薄的大气,但在30亿年前,火星的表面包围着厚厚的二氧化碳大气层。由于火星变冷,大部分二氧化碳都被土壤吸收冰冷冻起来。当人类完成改造火星第一步后,温暖的气候将使这些二氧化碳释放出来。“土壤中释放出来的二氧化碳可以在20年内让火星温度再升高5.6℃,这时候一些冰开始融化成水,水也开始蒸发,并形成雨雪等天气现象。”。

第三步: 种植植物

随着土壤中二氧化碳的不断释放,火星上的大气含量将达到0.21个大气压,相当于地球的五分之一,其中大部分是二氧化碳。此时的火星居民不用穿太空服就可以走出户外,当然他们还需要氧气袋;普通飞机可以在火星上起降;人们还将建设一个带有穹顶的封闭型城市。  

一旦火星赤道附近的温度长年保持在0℃以上,火星上就可以有稳定的液态水供应,火星已经可以生长植物,“最先考虑培育的,应该是能够促进光合作用的菌类和苔藓。 ”  

第四步:收获氧气


殖民火星
殖民火星植物的生长,意味着氧气的产生,光合作用使二氧化碳逐渐变成氧气。  

为了加快制造氧气的速度,火星居民将大规模种植各种植物,并小心处理各种垃圾,因为垃圾腐败会制造大量二氧化碳。此外,基因工程将帮上大忙,届时科学家将培育出能释放更多氧气的“超级植物”。  

第五步:再等1000年

前面的规划看起来似乎很顺利,50年就可以制造大气,再过50年可以在火星上散步,但接下来的是一个漫长的过程,因为要使火星植物释放出足够人类自由呼吸的氧气,大概需要1000年。在这1000年里,火星居民要不停地种植、收获,努力“生产”更多的氧气 。  

 

代价/殖民火星 编辑

航员的生存问题

殖民火星
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进入零重力环境后,人体开始萎缩,骨头密度也会下降,更为危险的是宇航员患癌症的危险大大增加。   

除了火箭学和推进物理学,火星之旅还有更严峻的挑战:如何让宇航员活下去,以便完成复杂的体力和脑力任务,让他们健康快乐那是奢谈。进入零重力环境后,人体开始萎缩,包括心脏在内的肌肉在太空中不需要像在地球上那么费力工作,自然而然萎缩。同样,骨头密度也会下降,在太空骨头密度每个月下降1%,而在地球上一生总共下降20%.假如是造访空间站的话,萎缩不是太大的问题,   

因为宇航员整个太空之旅都保持零重力状态。但经过6个月旅行飞抵火星后,宇航员将重新面对重力环境,为了生存需要强壮的肌肉。   

更为危险的是宇航员患癌症的危险大大增加。地球大气层保护人类免受X光和太阳质子放射线的照射,但在太空保护宇航员的只有太空船的薄薄舱壁。

昂贵的代价

这一计划预计耗时50年、耗资5000亿美元,除了参与火星计划的宇航员和工程师之外,几乎没有科学家认为这是个好主意。   

专家说,火星计划不仅仅是建造零重力精炼工厂或设计更强劲的火箭。送人类上火星需要科学和工业的重大飞跃。技术上的挑战令人生畏,负责火星计划的一流科学家都怀疑是否做得到。   

另外,这一计划预计耗时50年、耗资5000亿美元,漫长的时间和巨额资金也让NASA处境尴尬。    

乔治·阿贝相信人类有能力登陆火星,但他提出了一个筹募资金的简单办法:火星登陆计划像国际空间站一样变成国际合作项目,争取欧洲、日本、中国、巴西和加拿大的支持。Lee说:“我的希望是,正如阿波罗登月计划是冷战时期美国霸权地位的明显象征,火星计划也要成为新时代国际合作的象征 。”