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梦想与现实

《火星救援》中九大真实技术

来源:南方都市报     2015年10月21日 10:49        版次:GB07    作者:Dawn

    《火星救援》中的H ab居住舱。

    N A S A的N E X T计划研发出了7千瓦的离子推进器。

    千百年来,火星在人类的想像和文化中占据重要位置。即使到了网络时代,火星的魅力并未消退。前电脑程序员安迪·威尔在博客上写了一个被困在火星的N A SA宇航员的故事,人气很旺,最后变成一本成功的小说———《火星救援》,然后又拍成电影,今年10月上映。《火星救援》将幻想与关于火星的真实描述糅合在一起,尽管故事发生在2030年代,片中许多技术在已研发出来并在空间站等投入使用。

    1.居住舱

    《火星救援》中,宇航员马克·沃特尼有大量时间在居住舱H ab中度过,这是他在火星的家。现实之中,在N A SA的约翰逊空间中心,宇航员是在人类探索模拟研究项目(H ERA)进行训练。

    HERA模仿外太空的居住环境,设备齐全,共两层,分居住区、工作区、卫生舱和一个模拟气密舱。在H ERA中进行的实验包括操作任务、全套载荷及宇航员在其中生活14天(预计很快会增加到最多60天),模拟未来在封闭环境中执行任务的情景,不久前宇航员利用H E R A模拟了国际空间站的任务,提供了关于人类因素、行为健康和风险防御措施的珍贵数据。

    2 .种植园

    在《火星救援》中,沃物尼把H ab变成了自给自足的农田,使土豆成为火星人第一代主食。现实中,在近地轨道,莴苣是最常见的太空作物。国际空间站有个新鲜食品生产系统V eggie,利用红、蓝、绿等LED光照,让植物在表层铺有育苗材料的“培养枕头”中生长。去年,宇航员用V eggie种出了漂亮的红叶生菜,不久前进行了抽样送查。

    3 .水回收

    火星表面并无江河湖海,《火星救援》中的宇航员利用水回收程序,没有浪费一滴液体,被困的沃特尼则想出各种办法,避免自己在火星上脱水而死。现实中的国际空间站上也是一样,每一滴汗、每一滴泪,甚至每一滴尿都不会浪费。它的环境控制和生命支持系统尽一切可能将洗漱水和其他废水回收,再通过水回收利用系统(WR S)进行“改造”和过滤,重新利用,一位宇航员说得好:“我们明天喝的就是昨天的咖啡。”失重环境下液体举止“失常”,W RS中处理尿液的部件得利用离心机来进行蒸馏,因为太空中气体和液体不会像在地球上一样自动分离。

    4 .制造氧气

    《火星救援》中的沃特尼不能随便跑到太空舱外呼吸新鲜空气,走到哪儿都得戴着氧气。氧气哪儿来呢?自己造———在H ab中,他使用“氧气发生器”,利用火星升空飞行器(M A V)里燃料发电机产生的二氧化碳制造氧气。

    而在现实的国际空间站中,宇航员也有氧气制造系统。该系统通过电解过程制氧———将水分子分解成氧和氢原子。氧释放到空气中,而氢要么排到太空中,要么送入造水的Sabatier系统。

    5 .太空服

    《火星救援》中,沃特尼大部分时间都穿着太空服度过。他得在火星上进行长途跋涉,所以衣服得方便、舒服、可靠。在现实中,NASA正在研发的是Z-2和eXploration太空服。两套的技术重点不同,但都试图在方便和耐用之间取得平衡。在火星跋涉一大挑战是尘土,土进入太空服对宇航员和太空舱系统本身都有重大影响。为此新的太空服背后设计了一个“后门”,太空员可以走到居住舱门口,打开“后门”,跳入太空舱,把衣服留在外面。

    6 .火星车

    宇航员漫游火星不能只靠脚走,可靠、多用途的火星车帮他们去到更远的地方。

    《火星救援》的火星车道具是用农用车改制的,沃特尼开着它进行了多次历险。为了活下来,他还不得不对火星车进行一些大胆改装。而在今天的地球上,N A SA正在研发MMS E V.它曾在N A SA的模拟项目接受测试,目标是能够承担探索小行星、火星及其卫星,还有其他任务。为了拥有高度的机动性,一些版本有六个旋转轮。如果碰上“爆胎”,车子只须抬起那只“坏脚”,继续前进。

    7 .离子推进器

    在《火星救援》中,宇航员飞奔红色星球,离子推进器是他们跨越4.5亿公里距离的利器。现实中,N A SA N的演化氙气推进器(N EXT)项目研发出了7千瓦的离子推进器,可以满足未来需要。有了这项技术,N A SA的现有飞船,如“黎明号”,可以最小限度地消耗燃料。经过5年多的时间,它最终加速到大约40000公里/小时,并代表人类拜访了小行星灶神星和谷神星。

    8 .太阳能电池板

    火星上没有加油站,没有发电站,也没有风。人类要想进行红色星球之旅最好利用太阳能。《火星救援》中的赫尔墨斯飞船用的就是太阳能电池板,沃特尼在火星劫后求生时,用的也是太阳能电池板。

    现实中的国际空间站上,四套太阳能电池板可产生84千瓦到120千瓦的电力,足以供40多家人使用。空间站用不完这些电,但丰富电量可以缓冲意外风险。空间站上的太阳能系统非常可靠,自从2000年第一批宇航员进驻以来一直稳定供电。

    9 .R T G发电机

    四十多年来,N A SA一直安全地使用放射性同位素温差发电机(R T G)为20多次太空探索提供电力,包括探月的“阿波罗号”系列行动。前往火星的“好奇号”和即将到来的2020年火星探测将使用升级版的下一代发电机。

    R T G把钚- 238自然放射性衰变产生的热能转变为可靠的电力,“好奇号”上的R T G能发大约110瓦的电,或者更少,约比普通灯泡用得多一点。

    在《火星救援》中,宇航员把火星升空车所用的RT G埋在离居住舱H ab很远的地方,以防有辐射泄漏。现实中,为防泄漏,钚-238有好几层先进材料保护。R T G发出的主要是阿尔法射线,只能在空气中传播几英寸远,无法穿透衣物或人类皮肤,只有变成非常微小的粒子或汽化并被吸收或消化时,它才会影响到人类健康。因为同位素放在陶瓷壁垒层中,所以被意外吸入或消化的可能性不大,特别是它还不溶于液体。

    事实上,火星自然环境的辐射远比R T G的辐射强。火星上遭受的致电离辐射对人类健康的危害也更大。目前的火星探测正致力于研究火星辐射,以便为未来的宇航员准备好保护系统。

    编译:Dawn

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