这事啊,现在是不太行,面临很多问题,咱们来看看怎么去其他星球生活,想到哪写到哪吧。
这事啊,我看得分三步,第一步,把冰箱门打开,啊,抱歉,串台了。第一步,把人送过去,第二步,让人在那住下来,第三步,你还得能回来,我回不回是我的事情,但你至少得给我回来的机会。
首先,你得去。宇宙这么大,我想去看看,但很可惜,我们造访过的星球并不多。先看恒星,没有,废话,恒星那么热,引力又大,根本就去不了。再看行星,人类真正去过的行星也没有,只有火星车造访过火星。实际上,人类真正去过的只有月亮,地球的卫星。
那是什么制约了人类的脚步呢?有很多有因素,主要是运力不足。就说去火星吧,中美是当今世界仅有的两个成功向火星发射了火星车的国家,以咱们自己的火星车天问一号为例,天问一号质量大概有五吨左右,由长征五号发射。你可能会觉得五吨的质量很大啊,带俩人咋了,但你要明白,首先,五吨是包括了着陆器、巡航器和其他组件的质量,火星车本体实际上只有240公斤左右,换成宇航员,连人带宇航服一共也就俩人吧,毕竟宇航服还得多带一套换洗嘛[doge]。其次,天问一号于2020年7月23号发射,2021年2月才到达火星附近,绕火星转了仨月,5月才着陆火星。你自己看看,这在路上就花了大半年,这要是带俩人,这大半年得带多少吃的,就是水都得带上几百公斤啊,更何况你得回来吧,不能把人撂那不管了吧,这就让本就不富裕的家庭,啊不是,这就让本就不富裕的飞船雪上加霜了啊。这况且还有其他问题,像失重条件对宇航员的生理效应。长期暴露在失重坏境下,对宇航员的心血管系统、肌肉系统、骨骼系统、血液系统以及免疫功能都会造成很大影响,这是在长时间航天活动中必须要考虑的问题,具体可以查看参考文献1,2。
你仔细想想,你看那些科幻电影都是怎么去外星球的,是不是都老大老漂亮老有科技感的一个飞船搁太空里飘啊飘,然后上面的人要不就睡觉,要不直接给你冻起来。咱先不说飞船建不建得起来,单说冻起来这事现在就做不到,人细胞里有水啊,你冻起来那水得结冰啊,水一结冰就会有冰晶,有的冰晶就像小针一样扎人啊,那细胞比紫薇还孱弱啊,一扎就破啊,当然我们可以通过添加保护性添加剂,使温度快速降低,避过零下到零下60℃这个区间,防止大冰晶的产生,原理上,这种方法就是“玻璃化”技术,尽管这种技术已经在一些动物细胞上取得了成功,但对于大型哺乳动物仍然没有成功的案例。因此,现阶段冷冻是不可逆的,还没有解冻的方法。上世纪冷冻希望有朝一日“重生”的美国富豪,现在还冻着呢。所以,飞船上冷冻这法子不靠谱,那宇航员就得醒着,醒着就得吃喝啊。依我看啊,那科幻片里的飞船根本就装不下那么多食物,尤其是对我这种吃货而言。
说到这,我又去查了一下长期载人航天活动中航天员的饮食保障。航天食品要考虑质量、体积、功耗、飞行时间以及餐余废弃物的处理能力等。并且,由于长时间太空飞行对航天员的身体提出更大挑战,航天食品的营养成分要求也更高,航天食品主要有四类:辐照食品,主要是肉类和面包;新鲜食品,主要是水果和蔬菜;冷藏品,主要是乳制品和水果,关键冷藏品还需要冰箱;以及为航天员补充营养的功能食品。当然,如果要吴京上天的话,还得带瓶酒。嗯,看到航天员比我吃得好,我就放心了。
长期进行太空活动的话,消耗的食物的量也是很多的,产生了厨余垃圾的量也是很多的,因此,现在我们也在设想未来登陆火星或月球时,需要在那里建立相应的基地,以满足食物需要。
上世纪美国人登录月球,是人类进行过的最远的一次旅行,但那是在美苏冷战的情形下进行的,美苏双方为了太空霸权,不顾一切的投入资金力量。美国的“阿波罗计划”早在1963年就投入高达35亿美元的资金,此后三年资金更是水涨船高,达到了49亿美元、53亿美元、56亿美元。在这样的投入下,美国人攒出了“土星-Ⅴ号”火箭,这个火箭有多恐怖你们造吗?这是迄今为止体积最大的火箭。“土星-Ⅴ号”高达110米,直径约10米,第一级由5台F-1火箭组成,这是人类历史上推力第二大的液体火箭发动机,因此“土星-Ⅴ号”的起飞推力达到惊人的34020千牛,运载能力达到了近地轨道118吨,月球轨道45吨。“土星-Ⅴ号”组装零配件达到300多万个,共计有超过8000家公司参与研制生产,研发费用高达65亿美元。可以说,这种级别的火箭只是冷战那个特殊时期的特定产物。今天的美国一样没有能力再次制造“土星-Ⅴ号”。正是在这种“大杀器”的帮助下,美国将航天员送上月球。不过,即便是“土星-Ⅴ号”的强大运力,也不足以支撑我们宜居其他星球的梦想。有关美苏太空争霸的细节可以查看参考文献6,7。
我们历经千辛万苦到达别的星球之后,就要考虑再外星球生活下去。我们现在是可以去空间站生活,最多可以生活数月,但这个物资是从地球带过去的,并不是在空间站自己生产的,那我们去别的星球也需要物资,则物资要么从该星球生产,要么从地球带过去,带过去则就要面临运力的问题,毕竟几个月的物资或许不多,但几年的物资就很庞大了。当然,上文提到了在其他星球建立基地的问题,但这个目前还没有落实。要从其他星球生产,就要其他星球宜居,而离我们最近的宜居星球大概也就20光年吧,嗯,这样的话,我们可能要带着对象去,毕竟自己估计是看不到了,不过子子孙孙无穷匮矣,总是有希望的嘛,写到这,单身狗留下了没有对象的泪水。
还有一种解决思路是,我们带过去一些物资,在别的星球建立一个宜居的地方,也就是重建一共生态系统。这有一个案例,就是生物圈二号。
生物圈二号实验同样是上世纪美国进行的一项重大科学实验,这项实验主要目的就是探究人类能不能建设一个不依赖地球生态系统的独立微型生态系统以供人类长时间生活,从而为未来移居其他星球做好准备。生物圈二号自1986年设计,次年开工,1991年完工,共花费1.5亿美元,占地13000平方米,容积约14万立方米,全部由钢结构于混凝土组成,与外界封闭,仅有电、光于信息与外界相通。整个生物圈二号包括农业区、居住区、海洋、热带雨林、草原、沼泽等生态系统,甚至还有沙漠。包括3000种动植物与1000种微生物。可以说,生物圈二号已经尽可能模仿地球生态系统了。可惜,生物圈二号实验失败了。
1991年,4男4女共8名科学家入驻生物圈二号,然而他们马上发现生物圈二号中的空气越来越差,氧气含量越来越低,二氧化碳含量不断上升。一年后,科学家就被迫退出了生物圈二号,后续虽然再次进驻,但依然没有成功。最终宣布实验失败。失败的原因主要是建筑物影响了氧气循环,而其中的生态系统和物种数量也远远不及地球,海洋、森林的比例太低,调节能力十分有限,最终没有建立起氧气的循环。
生物圈二号为我们研究生态系统提供了充分的数据,但更重要的是,生物圈二号告诉我们:到现在为止,地球仍然是我们唯一的家园。
因此,尽管我们的征途是星辰大海,但地球仍然是我们最重要的家园,我们要探索外太空,更要保护好我们的地球。
参考资料:
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[8]阳光.地球是我们输不起的实验室——“生物圈二号”实验失败的前前后后[J].环境教育,2005(12):56-58.
9. 天问一号火星车配置:六轮独立驱动,太阳翼呈蝶翼形|火星车|小行星|太阳_新浪新闻 (sina.com.cn)
10. 揭秘中国火星探测任务_中央纪委国家监委网站 (ccdi.gov.cn)
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