“地球是人类的摇篮,但人类不行能永久生存在摇篮中”
----人类航天先驱 齐·奥尔科夫斯基
在之前的先容中,我们相识到太阳系内四颗气态行星和金星、水星等天体并不值得载人探测,通过清除法太阳系内仅有火星得当开辟。那么,我们就将通过本文直接论证火星为什么有充足多的条件能餍足开辟的需求。
人类将来的行星际基地开辟必要至少到达这些条件:足够的水源、氛围、能量、泥土和元素,能保护生命,易于实行航天开辟。
整个宇宙中最得当人类的故里-地球©️NASA
水是生命之源,也是人类深空探测研究中最紧张查找目的之一。人类探测火星已有60年汗青,现在依旧有8个围绕器、着陆器和巡察器在火星事情,它们发觉火星水资源可以用“富厚”(固然,相对地球是贫瘠的)一词形容:火星环球浅层泥土广泛存在2-3%的水分,火星外貌在夏日乃至显现液态卤水流淌,南北两大极冠地域储藏着凌驾地球格陵兰岛的水冰含量,火星底部大概储藏庞大的液态水湖。对付小范围生齿而言,已经充足。
火星拥有庞大的极冠,重要由底层水冰和上层干冰构成,深入南极地底有疑似地下水湖©️NASA
氛围是火星的弱项,火星外貌大气密度和睦压等广泛不敷地球海平面的1%,靠近真空。但这并不让人无望,它的氛围中约96%是二氧化碳,极地地域更是一望无际的干冰,这是人类可以使用的资源。无论是将来农业开辟可以作为自然“植物肥料”,照旧通过化学反响制氧气或甲烷等火箭燃料,都将是紧张的资源。
火星周边的太阳辐射强度均匀仅有地球周边的44%,但它依旧处在太阳系内宜居带周边,行星温度相宜,许可液态水的存在,有大概生孕生命。在火星探测历程中,太阳能依旧是各个使命的主流能量泉源,比方天问一号的围绕器和巡察器就重要寄托太阳能帆板事情。固然间或的沙尘暴会影响地面上巡察器的能量吸收,但也能通过电池提前储备防备。别的,人类还可以利用核能,已经应用在了奇怪号和毅力号火星车,现在还在研究更庞大的小型核电设置装备摆设。
天问一号围绕器和巡察器重要能量泉源都是太阳能
火星和地球同为岩质行星,演化汗青和进展纪律雷同。固然火星上非常缺乏有机物,但其他元素组成与地球条件雷同,这也成为人类开辟火星的紧张条件。对付将来的人类火星基地建筑计划,可以提前放射无人3D打印探测器先期抵达,通过长途遥控和当场取材建筑将来故里。
火星相对地球体积较小(15.1%)、质量较小(10.7%)、引力较小(37.9%),外貌积也较小(28.4%)。因为火星上没有海洋,总的外貌积和地球上的总陆地面积是根本一样的,太阳系内最大的山峰和峡谷都位于火星,那边大概有海量的矿藏。这也根本意味着对付小范围的人类基地而言,人均资源远超地球。
使用火星作为人类将来迈入更远深空的跳板非常抱负。它的逃逸速率约5.0千米/秒,远低于地球的11.2千米/秒,大气也非常淡薄,间隔太阳更远、更少受到太阳引力的影响,这意味着在火星举行航天探测的难度大幅小于地球。同时,火星非常靠近小行星带,这里拥有太阳系内最简单开辟的资源。比方,灵神星(16 Psyche)上的金属矿藏就能餍足人类至少数百万年的开辟需求。
地球磁场是保护人类和全部地球生物的爱护神©️ESA
然而,火星却缺乏了至关紧张的一个身分:环球笼罩的稳健磁场。这也直接导致太阳风和宇宙辐射渐渐剥离了火星的大气,且总体上处在不行逆的陆续流失中。这背后的紧张缘故原由在于火星体积太小,内核的热量渐渐流失,不像地球的熔融态、金属元素主导的地核可以引发壮大的磁场,保护环球。而重新激活火星内部,对付人类而言是不行能完成的使命。
关闭的地下和半地下式基地联合,或许是人类制服火星的最佳方案©️NASA
是以,环球改革火星的方案很不实际。最抱负的方案是在火星外貌当场取材,创建半地下乃至全地下式关闭基地,使用火星浅层泥土阻遏致命的宇宙辐射。更靠近地下,也意味着更简单发觉水源、乃至奇怪号等使命发觉的简洁有机物分子(甲烷),也有大概存在火星上的微小生命。
正因云云,人类进入航天期间后,行星际探测的最大目的便是火星。即便人类火星探测乐成率仅一半左右,但人类但从未放弃。2020年7月的火星探测窗口,人类更有中国天问一号、阿联酋盼望号和美国毅力号参加,配合迈向人类的下一站火星。
星辰大海之梦,人类永久在一路。
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