這個讓入選者踏上“回去”之旅的項目靠譜嗎?人類移民火星要解決哪些技術問題?在可預見的未來,人類有必要移民火星嗎?記者就此采訪了相關專家。
火星環境只是相對“友好”
火星是距離太陽第四近的行星,也是四顆類地行星之壹。中國古人認為它亮如火,位置和亮度經常變化,使人捉摸不透,故稱“閃爍”。借助天文望遠鏡,我們可以看到火星是橙色的,這是由於其表面廣泛分布的氧化鐵造成的。在太陽系的八大行星中,火星比水星略大,是第二小的行星。其直徑約為地球直徑的壹半,自軸傾斜的自轉周期與地球相當。它的晝夜比地球略長,約多37分鐘,但繞太陽公轉壹周需要兩倍的時間。
為什麽科研人員和大眾在討論“未來移居其他星球”的話題時,總是對火星最感興趣?著名科普作家、中科院國家天文臺客座研究員邊玉林說:人類有能力登月,但月球表面沒有大氣,處於超高真空狀態,不適合居住。再看遠壹點,看看地球的兩顆相鄰行星——金星和火星。前者的環境條件過於惡劣,表面溫度超過450℃,異常稠密的大氣中充滿了硫酸液滴。相比之下,火星的環境要“友好”得多:有大氣層,還發現了水冰和湖泊、河流的遺跡,為生物生存提供了基本條件。
但是,這種“友善”是相對的,火星的自然環境其實對人很不利;只有在太陽系中,火星比除地球之外的任何行星或衛星都更宜居。上海市天文學會副秘書長宣石說,火星雖然有大氣層,但主要成分是二氧化碳,占95%,其他成分包括:3%的氮氣、1.6%的氬氣、很少的氧氣和水蒸氣。而且大氣很稀薄,只相當於地球上30多公裏高空的大氣壓。所以火星上的空氣是不能被人直接呼吸的。在溫度方面,火星也不適合人類居住。它表面的平均溫度低於地球。
30℃以上。像地球壹樣,壹年有四個季節。夏季,赤道地區白天氣溫可超過20℃,但夜間會降至-50℃以下。
由此可見,人類如果在火星上生活,必須住在封閉的生活艙裏,外出時要穿特制的宇航服。這些設施設備的復雜程度可想而知。
移民火星有多少技術壁壘?
如今,“火星壹號”公司宣稱將於2023年在火星上建立永久基地,並於2025年將4人送至那裏,成為第壹代太空移民,著實讓人為公司和人類“先驅”捏壹把汗。
中國空間技術研究院空間科學與深空探測首席科學家葉培建院士表示,這個荷蘭機構既沒有飛機,也沒有火箭,不具備在火星生存的能力。試圖在2025年實施該計劃,就像壹個騙局,是壹個笑話。
葉培建說,火星和地球之間的發射周期只有28個月壹次。因為繞太陽運行的兩顆行星最近時相距5500萬公裏,最遠時相距4億公裏,所以為了節省燃料,世界各國的航天機構都選擇在兩顆行星最近時發射。基於世界上最強的太空飛行能力,從地球飛到火星需要數百天。目前航天飛機和空間站的宇航員過壹段時間就要輪換,如何熬過幾百天的飛行本身就是個大問題。
為了模擬數百天的太空飛行,俄羅斯組織了“火星500”實驗。實驗是在莫斯科進行的。從世界各地選拔出來的6名年輕人在壹個密閉的小艙內生活了520天,完成了從飛往火星、登陸火星到返回地球的模擬實驗。石申認為,這個實驗的有效性值得懷疑,因為這些實驗對象心裏都很清楚,自己其實是在地球上,安全是有保障的。這種心態和真正踏上火星的人很不壹樣。而且,實驗不是在失重狀態下進行的。在宇宙失重環境下,宇航員體內的鈣流失明顯,會受到宇宙射線的侵害。未來人們去火星,能否經受住這些身體上的考驗和心理上的煎熬,是壹個不容忽視的問題。
載人飛船抵達火星後,乘客如果想在火星上生活壹段時間,將面臨更大的挑戰。他們必須利用飛船上攜帶的設備建造壹個封閉的生活艙。艙內要有氧氣、水、廢物處理裝置等必需品。“如果這些東西是從地球上帶過來的,量是非常大的。”宣石說,在火箭發射和太空航行中,載荷是壹個關鍵因素——重量越大,攜帶的燃料越多,技術難度急劇上升。因此,將建造生活區或基地的所有組件都送到火星上是非常困難和昂貴的。
如果我們想移民火星,或者想在這個星球上長期生活,我們必須建立壹個設施更加完善的大型基地。此外,還需要進行火星的環境重建計劃,包括將植物種子帶到那裏,利用植物的光合作用吸收火星大氣的主要成分二氧化碳,產生氧氣,逐步增加大氣中的氧氣含量,從而向地球環境靠攏。
“火星地球化”還是旅遊開發?
邊玉林介紹,目前美國的火星探測在世界上處於領先地位,發射的火星車好奇號已經成功著陸,完成了探測任務。美國政府計劃在2035年左右向火星發射載人飛船。當然,這不是去了就再也不回來的移民。宇航員登陸火星後將返回地球。“所以現在考慮移民火星還為時過早。”
那麽,人類未來有可能移民火星嗎?邊玉林認為這種可能性是存在的。在他看來,地球上的人口會不斷增加,總有壹天會容納不下所有人,所以移民火星是壹個解決辦法。實施這壹計劃是壹個漫長的過程,大致分為四個階段:壹是載人登陸後,人類需要完成宇航員在火星短期生存的諸多實驗;然後,在這個星球上建立壹個適合生活和工作的小型基地;然後,逐步擴大基地規模;條件成熟時,我們將開始大規模改造火星環境,實現“火星全球化”的目標。
所謂“火星地球化”,就是把火星改造成類似地球的環境。2003年8月,火星移民研究國際會議在美國召開。與會者提出,未來幾個世紀,火星應被改造成綠色星球,成為人類的第二家園。根據設想,火星的地球形成有幾種技術方案,包括:在大氣中加入適當的氣體(如溫室氣體和適合生物生存的氣體),提高地表溫度和壓力,將火星上的水冰融化成液態水,然後通過植物的光合作用逐漸增加大氣中的氧氣含量;溶解大量的地下凍土層,然後把水引到地表,逐漸形成水圈;在太空中設置壹個巨大的反射鏡或折射鏡組,將更多的太陽光反射到火星表面;傳播固沙真菌和植物,防止沙塵暴,然後生成土壤,擴大生活區域。
許多研究人員認為,改造火星的壹些技術方案是可行的,未來也可能有壹些技術方案是可行的,將火星改造成“第二個地球”將成為現實。然而,許多專家指出,在可預見的未來(數百年或數千年後),人類沒有必要移民火星,也沒有必要大規模改造火星環境。如果地球上的人口在增加,生存空間可以擴展到海洋或者地下。目前來看,雖然這在技術上有難度,但並非不可解決。相比之下,移民火星的成本太高了。
宣石說,去火星可能在未來成為壹個旅遊項目,就像去太空已經成為少數富人喜歡的旅遊項目壹樣。乘宇宙飛船長途旅行,在火星上短暫停留,參觀超過27公裏高的奧林匹斯山,不是很有趣嗎?