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要实现 NASA 公布的火星登陆完整计划需要克服哪些困难? 第1页

  

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人类1969年就已经登上月球,2015年却还没有登陆火星,是什么制约了人类探索太空的脚步呢?

答案是:没钱

根据NASA的预算,载人登陆火星需要至少1000亿美元。NASA每隔一段时间就煞费苦心抖个包袱出来,那都是为了争取民意,忽悠国会拨款啊。

为什么载人登陆火星会那么那么贵呢?答案是:嘴馋

飞往火星的飞船上,装的食物可能比飞船本身还要重。在短途太空旅行中带几块“压缩饼干”就能解决的问题,登陆火星时则需要一整套饮食供应系统,甚至是一个小型的可循环生态系统。如果是坐吃山空式的食物供应,那宝贵的飞船推进力量大部分都被消耗在食物上了。



第一代宇航员吃的是膏状太空食品


登陆火星到底有多贵呢?

以地球时间2011年发射,2012年登陆火星的“好奇号”火星车为例,该项目耗资25亿美元。听起来好像不是很多啊……但你要知道,这25亿美元(150亿人民币),仅仅相当于往火星发一个快递的运费。


好奇号火星车


首先,火星车并不返回地球,因而也不需要搭载返回的装置和燃料。

然后,火星车并不载人,因而也不需要生命维持系统,包括氧气、水、食物,以及把尿液重新变成咖啡的循环装置。一旦载了人,那可就完全不同了。

由于火星往返之旅需要大约2年,中途可绝没有任何一个便利店可以买到泡面。要吃,就得自己带着。所以,用以维持宇航员生命的系统将占到飞行重量的绝大部分,而生命维持系统的绝大部分都将是吃的。

想象一下,从广州寄一个快递给哈尔滨的朋友,花费是25块钱。如果要求你亲自将这个东西送到哈尔滨,而且只能步行往返,谁来估算一下,这趟旅程要花多长时间,花多少倍的钱?

根据NASA在2014年提出的预算报告,载人登陆火星的“经济舱”计划,需要至少1000亿美元。

火星到地球的距离最近5500万公里,是地月距离的145倍。最远距离是4亿公里。


要省钱就得减轻重量


和我们寄快递同样的道理,想要省钱,你就得减轻重量。事实上,NASA专门有一帮人整天绞尽脑汁各种倒腾,就为了减轻哪怕一公斤的载重量。省下来的,那可都是真金白银。

减重有几大方向,分别是胸部、腹部和腿部,啊不,说到减肥了……

减轻飞船载重的几大方向,分别是

1.开发新材料减轻飞船本身重量

2.采用新能源减轻燃料重量

3.采用循环的食物供应系统代替消耗的系统,来维持宇航员的生命。

就目前人类掌握的技术水平来说,超轻飞船材料与核聚变推进都还只是科幻,只有第3点是最有希望突破的。并且,食物循环系统一旦开发成功,减重效果也是最立竿见影的。

正如你所知,现在生活在国际太空站的宇航员喝的都是循环水,也就是将尿液过滤处理后重新变成饮用水。


2009年,国际空间站的宇航员第一次喝上尿液循环处理制造的饮用水


所以,宇航员今天喝的咖啡,其实也是他昨天喝过的那杯咖啡。听起来好惨,但这就是太空生活的现实:

为了省一丁点的重量宇航员们什么都吃得下去

可是,喝的水可以循环,吃的东西还是纯“消耗品”啊。空间站的宇航员依靠地球定期运送的补给食物生活,当前每运送1公斤食物到国际空间站,要花费近14000英镑。这还只是近地空间。

宇航员们每天把这些花费天价运到太空的食物制造成便便,排泄到太空中,变成闪亮的流星。


没错,我们虔诚许愿的浪漫流星,很可能只是宇航员的便便。


理所当然地,科学家会想到,如果能在飞船里种植蔬菜粮食,拿这些便便做成肥料,那就太完美了。这样,宇航员今天吃进去的一个土豆,其实就是他3个月前吃过的那个土豆。

理论上,只要有能量,有机物就可以不断在人体和环境中循环。

即将上映的科幻片《火星救援》中,被困在火星上的宇航员就是靠种土豆活了下来。现实中,国际空间站的宇航员也正在尝试种植一些蔬菜。


马特·达蒙饰演的宇航员在火星上收获土豆


但是!要在太空种好蔬菜可没有那么容易!

地球上的农作物都是与特定的自然环境相适应的,包括光照强度、温度、重力、微生物环境和空气中的二氧化碳浓度等。而换到太空飞船里,这一切都改变了。

太空育种,正是利用太空中的特殊环境诱导种子发生变异,希望能够变出人类需要的性状来。然而,这样的太空育种成功率是非常低的,大部分变异都是对作物生长不利的。

培育出能够在太空生长的蔬菜还只是第一步,作物在生长过程中还会面临各种威胁,包括细菌、真菌和植物病毒(假设飞船密封环境中没有害虫)。

在飞船里种菜,是不是也打农药呢?这是需要严肃考虑的一个问题。


宇航员Valery G·Korzun展示NASA之前的栽培项目培育出来的蔬菜


再有,为了提高食物循环系统的运转效率,蔬菜粮食的生长周期应该越短越好,可食用部分应该越多越好。

以上这些,都不是地球上现有的农作物,和地面上的农作物种植模式能够完美满足的。一名成年人一年大概要吃掉大约0.7吨食物,3位宇航员往返2年就需要4吨食物。

如果飞船里不能种菜,那就只能花费大部分的预算,用来携带这个超重的食物包裹。

至于带着食物飞出太阳系?想都不要想了……

您觉得应该怎么办呢?


本文首发于微信公众号“转基因能好怎”,已授权科学公园免费转载。




  

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