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火星计划有哪些现实障碍?

之前上映的由雷德利·斯科特执导的《火星救援》被誉为是有史以来拍摄人类探索太空的电影中最真实的一部。这部电影的剧情是基于2011年安迪·威尔的小说改编的,影星马特·达蒙饰演马克·瓦特尼,一名幽默乐观的植物学家,在火星经历了一场恶劣的风暴后,与他的机组成员失联,所有人都认为他在这次任务中丧生。然而,瓦特尼却幸运地活了下来,然而他发现自己已经被孤单地遗忘于荒凉的火星。他面临着食物和物资的极端紧缺, 任何救援的希望都远在几年以后或者上百万公里之外,于是瓦特尼将他的全部精力放在生存上,用电影中最经典的台词讲就是 :要么“用科学干出一条生路”,要么死。

意外的是,瓦特尼并不是运用真正的科学来生存的,更像是一种工程管理的方法。不过不论你把它称为什么,整个过程都是一个非常有趣且合理的关于怎样靠山吃山靠水吃水的真实写照,即便在火星上既没有青山也没有绿水。

NASA这边还在为营救他的方案争论不休,而在火星上,瓦特尼制定了周密的计划让自己能够活到被营救的那一天。他将自己的基地改造成了化学实验室和蔬菜大棚,用火箭燃料制备饮用水并在火星贫瘠的土地上用自己的排泄物做肥料来种植土豆,用胶布修补了破损的宇航服,把其他火星车上电池拆下来做备用,又把太阳能板拆下来为电动车充电,还把具有放射性钚电池作为热源来取暖,最后长途跋涉到当时探路者号降落的地方去修复通讯设备从而和地球取得联系。

其实,在威尔的小说和斯科特的电影中都有很多不够准确的地方。举几个例子,因为火星的大气层很薄,所以引发整个故事的导火索——火星上的沙尘暴实际上甚至几乎连一面旗子都吹不动。相比于使用火箭燃料,瓦特尼更应该开采火星广阔土地下沉积的冰来制备水。火星的大气和磁场很难抵挡宇宙辐射,瓦特尼把放射性电池包裹得里三层外三层其实并没有什么用,实际上,大部分的辐射都来源于他在外面行走时所受到的来自外太空的宇宙射线的辐射。

这些只是小的科学上的错误。《火星救援》中与现实更大的出入其实与这些物理学知识关系不大,更多的是关于科技和政治。瓦特尼(或者其他人)是否真的会站在火星上来执行任务?

无论是书还是电影都没有明确地说明故事是什么时候发生的,但是原著作者威尔透露瓦特尼和他的同伴是在2035年的十一月降落在火星上的。一个又大又贵的能往返于火星和地球的宇宙飞船载着宇航员们经过了四个月的航行最终到达火星。飞船通过自身旋转来给乘坐者提供人造重力(因为旋转而产生的一种惯性力,我们常常称之为离心力)以防止因为长期失重而引起问题。此外,瓦特尼的任务实际上应该是第三个着陆在火星上的任务,前两个任务发生在2030年左右。

这一切看起来都和NASA的“火星之旅”吻合,“火星之旅”计划旨在将人类于2030年送到火星上,但NASA的这个计划存在着很多问题。尽管《火星救援》中展现的科技水平很精准,但它看起来只有当NASA掌握了更多的政治话语权并且从联邦获得的预算要远远大于目前的0.4%的时候才有可能发生,这对NASA来说简直就是天堂。

另外,目前NASA并没有制造一艘大型的、可在地球和火星之间周期性往返的飞船的计划,这可能是因为NASA的资金无法去负担一艘如此昂贵的飞船。实际上,华盛顿方面一直在为如何去与民间资本长期共同分摊并维持NASA的预算而争论不休,这意味着这次远航计划中关键的部件——重型火箭、燃料、引擎、深空飞行器、着陆装置、空间站、火星车都会一直停留在图纸上,如果真的有图纸的话。而且这种长远的火星计划也极有可能因为某任总统或者某些议员对其态度的突然转变而化为泡影。因为政治政策上的限制,NASA甚至在2035年连一个人都送不上火星,更何况三个了。

其次,到了2030年,可能会有更“合理”的原因来阻止人类在火星上登陆。即寻找外星生命,不过这可能既是将人类送上火星的最强大动力,也同样可能是终结这个计划的原因。这不,最近NASA证实了火星上有流动的液态水,这更给关于人类能否在不破坏环境的条件下登陆火星最宜居地区的争论火上浇油。由于我们对飞船的消毒工作并不完美,地球的微生物已经多次在太空旅行中搭了顺风车,它们可能会造成物种入侵,破坏当地的生态环境。

即便一个探测器上有个别顽强的微生物活了下来看似无伤大雅,那么人类各种探测器上数万亿的微生物就会成为一个很严重的问题。之前由美国国家科学院指出的“行星保护”问题就考虑让人类只可以在火星最没可能存在生命迹象的地区登陆。我们不得不承认,向火星发射的越来越多的探测器让我们逐步揭开了火星神秘的面纱,我们惊奇地发现原来火星上的环境比我们之前想象的要好得多,这就导致了允许人类“无害登陆”的地区越来越少。越来越多的限制条件会让政客们更加严格地控制NASA的预算,并思考为什么还要如此不辞辛劳地将人类送上火星。

美国行星协会(世界上最大的空间研究团队,致力于激励起人们对太空冒险及其神秘的兴趣)在不久前的报道中提出了一个关于解决预算和污染问题的暂定方法:在2030年将人类送到火卫一和火卫二上去,而不是火星本身。因为这两颗卫星的质量很小,引力就小,低所以易于着陆。而且它们的表面,也很可能散落着一些因与火星撞击而被卫星引力捕获的小行星碎片。在这些登陆火星卫星的计划之后,人类最终将在之后的十年末也就是2040年左右登陆火星。

因为它延迟了那个直接登陆并居住在火星的烧钱计划,所以在预算的有限的情况下,更加省钱更加简单的登陆其卫星的计划也就变得更现实更有可行性一些。这恰恰也给解决行星保护问题提供了更多的时间,要么通过更好的方法限制人类在星球表面的活动,要么运用更先进的遥控技术。地球和火星之间的信息传递延迟时间平均为20分钟左右,这限制了探测的效率、灵活性和速度。然而火星和火卫一之间的通讯延时时间只有40毫秒,这将使遥控探测变得前所未有地简单有效。

相比于在火星上自力更生,在2035年,像瓦特尼这样的被困宇航员更有可能出现在火星的某颗卫星上,操纵着那些遥控机器人自由地穿梭在火星的洞穴、山脉和天空中。到那时,《火星救援》中浑身沾满地球微生物的、穿着笨重宇航服的宇航员在火星种土豆将会是一件很可笑的事情。现在,再来看看这部电影,这可能的确是在人类真正着手登陆计划之前最逼真的一次想象了。

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