對(duì)于移民火星的基地空間思考獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

對(duì)于移民火星的基地空間思考獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】從人類于1961年首次發(fā)射載人航天繞地飛行至今，已經(jīng)過去了50年。然而，人類探索星空的腳步永不停歇，下一個(gè)目標(biāo)直指火星。水是生命之源，而火星是太陽系所有行星中唯一一顆曾經(jīng)有大量水存在的星球。盡管地球到火星的距離比月球距離遠(yuǎn)很多，但就現(xiàn)在的科技水平而言，載人登錄火星在不久的將來也不是問題。正如中國在今年發(fā)射了火星探測器一樣，中國的綜合國力不斷提升，終有一天人類會(huì)在火星上定居。

【關(guān)鍵詞】火星;移民;建筑空間

為什么要在火星上建立人類定居點(diǎn)呢？我們會(huì)有這樣的思考。首先移民火星可以幫助我們了解太陽系起源、生命的起源、以及人類和宇宙的關(guān)系;其次移民火星還有助于其他領(lǐng)域的科技進(jìn)步，包括資源循利用、太陽能技術(shù)、食物鏈供應(yīng)等;最后，火星在太陽系中除了地球以外最適宜生命存在的行星?；鹦峭寥乐泻锌梢蕴崛〉乃瑲鉁剡m宜，火星有大氣層但是大氣稀薄，但也可以阻擋宇宙輻射，火星上的晝夜變化與地球相似，一個(gè)火星日長也與地球相似?；鹦且惶?hào)任務(wù)第一步是無人操作任務(wù)，目的是在火星上建立宜居環(huán)境，建立怎樣的環(huán)境就是這篇論文的出發(fā)點(diǎn)。

火星居住基地的暢想，居住基地首先要解決水和氧氣問題。大腦在缺氧4分鐘以后，人體的大腦就會(huì)受到損傷;火星上沒有氧氣存在，因此我們這個(gè)居住環(huán)境必須要有制造氧氣的裝置。首先是水的問題：如果能在火星上找到水源，我們可以利用水源來制取氧氣，例如電解水制取氧氣，由于水臺(tái)重，不適合從地球運(yùn)送，因此，需要找到大量的水源，在火星上大部分的水是在兩極或者固態(tài)形式存在，固態(tài)的水資源可能像千年寒冰一樣堅(jiān)硬，獲取過程必須用電鉆，所以這個(gè)基地要有一個(gè)裝置：鉆頭+蒸餾這樣的一個(gè)裝置。其實(shí)在早前1998年華盛頓大學(xué)就有一篇學(xué)術(shù)文章“水汽吸附反應(yīng)器”整個(gè)裝置7個(gè)組件：一個(gè)過濾器，一個(gè)吸附床，一個(gè)風(fēng)扇，一個(gè)解吸單元，一個(gè)使吸附床旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，一個(gè)冷凝器?？梢岳迷诨鹦堑木幼』刂?，這樣提取水，然后通過電解，釋放出氧氣，供人類居住。接下來就是氧氣的問題：火星上的空氣是由2%的氮?dú)狻?%的氬氣、95%的二氧化碳與微量的氧氣。盡管火星空氣中游離氧占比不到1%，但其總量依然是可觀的。電解水制取氧氣需要大量的能源，幸運(yùn)的是美國宇航局已經(jīng)解決了氧氣的問題。有一種燃料電池，這種燃料電池能將火星空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)換成氧氣和一氧化碳。這種裝置被稱為MOXIE，是“火星氧氣原位資源利用實(shí)驗(yàn)”

所以這個(gè)居住基地要建立一個(gè)核反應(yīng)堆和氧氣工廠，然后通過26個(gè)月的供應(yīng)和轉(zhuǎn)換，在確認(rèn)氧氣儲(chǔ)存罐已經(jīng)充滿并且核反應(yīng)堆繼續(xù)工作情況下，在讓地球人類去到這個(gè)基地。

基地的設(shè)計(jì)包括6個(gè)著陸艙組合和2個(gè)附屬可充氣空間，包括生活區(qū)、私人區(qū)、食物生產(chǎn)區(qū)、生命支持系統(tǒng)、地面訪問區(qū)、娛樂區(qū)、食物生產(chǎn)區(qū)和生命科學(xué)區(qū)等。充氣空間包括移民活動(dòng)的主要區(qū)域，目的是為了日常生活和食物生產(chǎn)服務(wù)，空間大概有200平方米。在火星上，2個(gè)中心著陸艙主要向火星表面提供技術(shù)支持，其余4個(gè)著陸艙主要提供支持整個(gè)基地的子系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)計(jì)也是非常靈活的?？梢葬槍?duì)特殊場合或生活中出現(xiàn)的新情況進(jìn)行改變和設(shè)計(jì)。隨著越來越多的人類移民到本基地，基地還可以擴(kuò)建，火星的基地致力于研究的是一種裝配式建筑，易于組裝和更換隱藏艙體部件的生產(chǎn)技術(shù)。所有的艙段，甚至可以充氣空間的體積，這件空間大小都不是不變的，而且內(nèi)部元件將符合運(yùn)輸并在基地艙中“展開”的質(zhì)量和體積的約束?；鹦巧系膬鐾翆娱_采、鉆探、電解是在生命支持單元內(nèi)完成的，每個(gè)生命支持單元可以存儲(chǔ)1500升水，并且可以提供人類60天的氧氣。食品生產(chǎn)將利用人工照明在室內(nèi)進(jìn)行?？偟膩碚f，在定點(diǎn)將有約80平方米的土地用于種植作物，可以在可充氣定居點(diǎn)的頂部是厚厚的火星土壤，它可以保護(hù)植物和航天員免受輻射傷害。從火星大氣中可以獲取植物生長的所需的二氧化碳，通過加熱火星土壤可以獲得水并且儲(chǔ)存供日后所需。而且還需要安裝新的太陽能電池板，安裝著陸艙之間的走廊，在定居點(diǎn)內(nèi)安裝氧氣設(shè)備，還有溫室，種植作物，并且利用大多數(shù)火星物質(zhì)生產(chǎn)出更多的生活空間，以擴(kuò)大定居點(diǎn)。人類到了這里可以在這里有很多活動(dòng)：打游戲、畫畫、鍛煉等，是分單元設(shè)置的。這次設(shè)計(jì)的顏色主要以中國紅為主，配以黑色與黃色，中國傳統(tǒng)色彩主要有五色：青、赤、黃、白、黑。中國傳統(tǒng)色彩以這五色為正色，其它為間色，除了我們常說的中國紅，中國黃，青花等還有金和銀也是使用比較多的因?yàn)槭侵袊膫鹘y(tǒng)顏色，色彩分為“正色”和“間色”兩類;其中“正色”即前述的五色，而“間色”則由不同的“正色”以不同的比例調(diào)和而成，歸屬為次要的顏色，故又稱為“閑色”。戰(zhàn)國時(shí)期《孫子兵法·勢篇》曾指出：“色不過五，五色之變，不可勝觀也”，意即色彩可千變?nèi)f化、多不勝數(shù)，但始終離不開“五色”。同時(shí)也代表了中國風(fēng)基地的傳承。

按照地球的樣子改造火星，一個(gè)完整的火星定居點(diǎn)，其長期愿景應(yīng)包括對(duì)各個(gè)社會(huì)機(jī)構(gòu)和組織的治理，從個(gè)人、家庭到整個(gè)火星社區(qū)，還應(yīng)包括土地分配，資源管理等。在我的基地設(shè)計(jì)中，很多的環(huán)節(jié)之間是相互作用的的，可能是有