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人类距离移民火星还差些什么?技术难点?


2021-02-23 思危    

移民火星,就是要在火星建立适合人类生存的火星基地。火星的生存环境比地球上最严酷的沙漠、南北极都严酷很多倍,那么想要建设这种火星基地就必须建成具有空气、水、土壤,然后温度适宜、能量稳定的密闭空间。

在2015年科幻片《火星救援》里,人类已经成功的移民火星了。当时影片中男主马克因为遭遇意外,独自一人呆在了火星。他是如何让自己活下来呢?

他有一个在火星风暴中幸存的居住舱,有同伴逃离前留下来的一些食物。而他短期要克服的险境就是要避免居住舱的生态系统崩溃,也就是氧气系统要维持循环、水系统要维持循环。长期要克服的问题就是如何获取足够的食物。

火星上不缺阳光、二氧化碳。火星也不缺土壤,但是缺有机物,这个他通过自产“农家肥”解决了。植物生长还缺水,尽管火星上已经探测有大量固态水,但基本都在两极冰盖,主人公没法搞到手。后来男主马克想到用化学反应,让氧气和氢气燃烧产生水。就这样种下土豆的五十天后,马克的土豆苗奇迹般的长了出来。男主凭借成功地“种出土豆”成功的移民了火星。不过最后脆弱的生命系统还是崩溃了,因为一点意外,舱门爆炸,土豆苗很快就被外面的严寒给冻死了。

想象照进现实,现在人类要想在火星实现这样的居住舱,当然也未必不可能,只是可能太烧钱,可能是数万亿美金的成本,目前人类可负担不起这样的开销。

马斯克之前做过一个设想,与其搞这么费事的移民基地,不如把火星本身搞得跟地球一样就好了。他计划在火星引爆一万颗核弹,把火星两极的二氧化碳给释放出来,让火星温暖一些。

先不说“一万颗核弹炸火星”这种疯狂计划行不行的通,万一预期效果不好,火星将变成更为寒冷的“核冬天”,就更难移民火星了。

所以,到底要如何在火星建基地呢?火星基地想要实现系统自循环,那就不能完全依赖地球的各种物资供应。火星上不缺阳光、土壤和水,关键问题是如何把这三个元素给充分利用起来,形成火星基地的自循环呢?

不久前,Nature发表了一个日本研究者的新发现,就是通过一种含铝的催化剂,进行光解水,把水变成氢气和氧气,效率高达惊人的96%。我们知道,氢气和氧气,一个是清洁能源,一个是人类生存的必须品。只要解决了火星固态冰的开采问题,那么移民火星不是梦了。

不过话又说回来,这个技术的难点可能在这个催化剂的成本,和完成反应的成本上。如果它的成本远远低于化石燃料,生产工艺又简单,那么地球的气候危机也就避免了。

当然,如果这项技术未来可以成熟应用到火星移民上,以此来建立火星基地的生命循环系统和能量系统,只要这些成本低于从地球上运输物资的成本,那自然是可以接受的。



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