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深度分析:未来人类定居火星的生活是什么样的?(超8

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更新时间:2020-04-02

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深度分析:未来人类定居火星的生活是什么样的?(超8

  ,对抵达火星后做什么、如何定居等研究不多。很多人好奇火星上的城市、建筑以及生活会是什么样的。,我所在的上海市就是得益于地理位置而成为经济中心、全国第一大港。在火星上城市选址也一样重要,今天我就

  我认为第一个人类定居点的首要任务是作为一个太空港,要便于天地运输系统例如BFR超级火箭的起降,稍有航天常识的人都知道,航天发射场的纬度越低,也就越能借星球自转的速度节省发射能量。同时对于火星而言纬度低意味着发射低倾角航天器更容易,有利于前往火星的两大卫星甚至行星际飞行。低纬度的光照也更充足,有利于太阳能发电,温度更高相对更舒适,还方便使用静止轨道通信卫星。因此第一个火星定居点首要选址条件就是纬度一定要低,越接近赤道越好!!!

  由于相当长的一段时间里,火星交通输入大于输出,降落卸载比发射更重要。所以要便于安全、经济的降落。对于航天器而言最经济的减速方式就是借助大气阻力来制动,尽量节省推进剂消耗,这样能多装人货也更安全。毫无疑问,大气减速的效果跟行程以及大气密度有关。这意味着选址海拔越低越好。

  为了让航天运输系统能经济的重复使用,并且提升出勤率,最重要的是推进剂的补给。以SpaceX的BFR超级火箭为例,其使用液氧-甲烷引擎。众所周知甲烷分子式是CH4,火星大气有丰富的二氧化碳,解决了氧和碳的来源,然而还需要氢。氢的最佳来源是水,水可以来自地下水(冰)甚至水合矿物。加上人类生活等更需要水,选址附近必须有充足的水源。

  火星现在虽然缺乏经济价值但是科研价值无可估量,好奇心驱使着人类探索和远征。火星古代的海洋、河流湖泊等极具科学意义。所以选址需要便于科考探险,尽可能的发挥定居点的价值。

  显然要同时满足上述要求并不容易,经过初步对照思考分析,我觉得人类第一座火星定居点选址适合在火星南半球的门农区,这区域横跨火星赤道有利于天地交通,很多地方的海拔低有助于使用大气阻力减速。也因为在赤道地区,更温暖、光照更好,有助于太阳能发电。同时该区域含水合矿物,可能有地下水资源,这更重要了。此区域地貌多样丰富,有相对平坦的低海拔区域,也有还有古洪水冲击痕迹等极具科学意义地形。有趣的是此外机遇号火星车降落点也在此区附近。

  本区的地标可能是横跨赤道的尼科尔森撞击坑,尼科尔森撞击坑为基准,距离著名的奥林匹斯火山大约1400千米,这更是增加了额外价值。

  最后总结和强调一下,门农区同时具备天地交通方便、有水源、光照充足、科研价值大等优点,很适合作为火星上第一个人类定居点,这第一座城市可能会叫尼科尔森市,以对应这个地标基点。尼科尔森市会是一颗种子,也是一扇门。可能未来在火星历史的地位如同美国历史中的詹姆斯顿+纽约港。

  我始终认为未来火星殖民地的建筑不会像科幻里那么光怪陆离、轻盈、充满科技感。相反现实的火星殖民地很可能看起来是低调、朴素、厚重的。火星人居建筑不是地下化(类似地铁站、地下商业街)或者半地下化(类似碉堡掩体)就是非常硬朗,有厚重的混凝土墙保护。用来阻隔来自太阳和宇宙射线的粒子辐射,外部防护水平可能是每平米超过5吨的材料,确保辐射屏蔽到完全安全的水平,长期居住也不会增加癌症风险或者后代先天疾病等健康问题。

  内部照明会以人工照明为主,自然采光为辅。自然采光井外罩会有静电防尘系统,同时造型会比较尖锐或者坡度大,尽可能的避免积累沙尘问题,采集的自然光通过反射镜或者光纤引入建筑内部。所以火星本身对于地球而言是不折不扣的三防堡垒水平了,可以说火星建筑是现实的避难所。

  未来火星殖民地需要修建移动式机库,这样才能有效保护和维护降落在火星上的飞船,这也是效果图里忽视的。否则想想如果飞船的热防护系统被飞沙走石或者流星打伤,那再次降落时可能导致哥伦比亚号解体悲剧的重演。如果沙尘等杂物跑进引擎内部,堵塞某些管路或者阀门的话那搞不好再次起飞时会炸。所以防沙尘、防流星体的机库非常重要。机库内部还必须有升降机、搬运机械等服务设施,方便人员、货物装卸。

  发电方面,太阳能的确是很好的选择,不过考虑到火星阳光强度约为地球的1/3,所以需要聚光镜来提升功率起到事半功倍的作用,还有静电+公共汽车雨刷那样的除尘系统也很重要,避免沙尘暴带来的麻烦。

  对了火星上氘的含量比例比地球高2-3倍,这意味着以后核聚变成熟后火星有足够的聚变燃料,当然氘-氘聚变大约需要300千电子伏的温度才能点燃,这要求不但比氘-氚聚变难,已经接近氘-氦3的500千电子伏,所以可能第一、第二代火星人享受不到。由于夜晚没有阳光,可以用裂变堆进行辅助。燃料电池也会很重要作为电力储备、调峰用,可能不会直接用氢,因为液氢密度低、容易气化和分子小容易渗透泄漏以及带来氢脆问题。氨可能更适合做燃料,因为沸点的关系,氨-液氧燃料在火星的环境下比较容易储存,同体积下液氨的氢含量高于液氢。还因为氨不含碳,燃烧没积碳,有助于提高引擎寿命、降低维护需求所以氨可能还会成为火星车的重要动力。

  那为什么地球上不用液氨当燃料?著名的X-15火箭动力试验飞机的引擎就是烧液氨的。那为什么没普遍使用?因为因为液氨泄漏的话又臭又毒,还易燃易爆。在我国液氨泄露就引发过重大伤亡事故,这些麻烦抵消了液氨的优点。而液氨在火星上就不同了,在火星户外都穿太空服,就不可能吸入泄漏的氨中毒,而且火星大气不含氧,氨泄漏了没氧化剂也无法燃烧炸不了。

  对了,老马还忽视了火卫一、火卫二的开发,登陆火星前先在火卫一、火卫二打洞建前哨基地可能更好。因为不需要面对危险的火星再入着陆,同时火卫一、火卫二的物质能用来屏蔽辐射和流星体撞击。在火卫一、火卫二上建中转站、航天器维护、补给设施会是火星殖民难以跳过的关键一环。BFR之类的发射系统直接跑地球-火星航线好比是长途汽车,铁路、海运无疑比公路运输更经济,在未来巨型太阳能电推进飞船就起到铁路、海运的作用。内部空间大、运力也更大,就是无法直接在火星地表起降,如同火车、船舶不能送人送货到家门口一样。火卫一、火卫二就起到火车站、港口的作用。这样下来,未来的行星际交通会更加高效、经济、便捷。

  为什么要离开地球移民去火星等环境恶劣的其他世界?人类发源于炎热的非洲,在非洲不穿衣服也不会冻死、在丛林里遍地是热带瓜果,不种粮食也饿不死。可以说非洲丛林不愁吃穿,然而先人们为啥要走出非洲,去气候相对寒冷、食物没那么充足的其他地方,全球化扩张?如今条件得天独厚的非洲过得好还是寒冷的北欧、加拿大过得好?

  目光要长远,走出地球不是为了急着追求更舒适安逸的生活,而寻找新机会、新生活、建立新文明。地球的自然环境是比太阳系其他地方好,然而地球上有太阳系其他地方所不存在的可怕灾难——人祸,两千多年前的古人就强调过“苛政猛于虎”。到地球以外其他区域建自给自足的新文明能躲避野心家、疯子、极端主义者、地缘和民族以及宗教历史冲突争端问题等的麻烦。

  注意历史上没有一场天灾的死亡人数和毁灭性比得上二战。恶劣的自然环境并不可怕,可怕的是人类之间互相残害,人祸最恐怖。地外新文明能躲地球上的人祸,闷声发大展,如同避难所、诺亚方舟。也许有一天地球爆发了第三次世界大战,文明大。在地球之外的新文明能传承火种,成为人类的灯塔,避免宝贵的科学技术、文化艺术失传,帮忙重建地球。

  再强调一下,对于未来不能停留在地球上大国博弈、五常游戏的旧思维里,必须考虑地外新世界崛起的人类新文明。如同现在美国、澳大利亚等新国家无法被忽视一样。

  无人探测器、火星车充分踩点就不说了。火星表面、特别地下土壤、水冰的取样返回研究是重中之重,需要在4级生化危险防护标准的实验室研究。确认火星地下不存在危险的能感染地球生命的危险土著微生物后才能着手载人计划。不然谁也不想摊上埃博拉、超级流感之类的超级新病毒。

  在确认火星安全、决定选址后,第一批非科考性的火星航班自然是送机器人和设备上去。其中有一种常被忽视但非常重要的设备——可展开太阳能充电站,展开铺平后有几百甚至上千平米的太阳能电池,带静电除尘装置,功率几十千瓦以上。配有无线充电感应线圈定期为无人施工机械充电,如同加油站,本身带通信中继功能。可以带上多个,部署在不同区域,方便其他载具就近充电。比核反应堆廉价、安全。当然如果条件上许可,最好还是捎上核反应堆,这样夜间也能正常供电,不必依靠蓄电池。

  接着是无人施工机械例如挖掘机、推土机、建筑机器人、搬运/起重机器人等,这些自动化机械自身有太阳能电池,也配备大容量锂电池和充电线圈。一旦机器人的锂电池没电了,就依靠自身太阳能电池的动力开到充电站快速充电。这样能实现高强度施工,避免自身太阳能电池发电功率低、充电慢耽误施工进度。

  挥发物资源利用设备,这包括水处理系统(融化冰然后蒸馏、部分电解)、甲烷制取装置、低温流体(液氧、液氢、甲烷、液氮等)管理储存系统等等。通过那些无人机械的施工使火星本土初步具备水、氧气、推进剂等流体的生产补给能力,为迎接后续飞船到来做好准备。

  第一批人类可能不会直接登陆火星,而是在火卫一上掘洞,把模块化太空舱和其他组件埋入火卫一的岩石和土壤。

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