人类火星基地设想

人类火星基地设想林学敏 整理Assumption of Human Mars Base海南省海口市华侨中学高一（20）班 1 12 23 34 4火星概况火星之生存环境人类基地设想火星上的移动方式 目 录CONTENTSPART ONE章 一PART ONE火星（Mars）是太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，直径约为地球的53%，质量为地球的14%。自转轴倾角、自转周期均与地球相近，公转一周约为地球公转时间的两倍。火星概况 火星的日间温度能达到17摄氏度，夜间温度则下降到-90摄氏度。由于火星的平均温度在冰点以下，目前在它的地表没有液态水。轨道飞船拍到的火星地表照片中可见干捆的河床，说明火星在遥远的过往比现在温暖潮湿得多。火星的白昼与地球非常相似的24小时37分钟.它的自转轴倾角也是与地球相近的24度，所以它有与我们相似的层次分明的四季。火星年是由669个火星日(686个地球日)组成的，所以每个季节的长度差不多是地球的两倍。使用目前的航天推进系统，去往火星的单程旅行需要6个月，比阿波罗登月需要的3天可长太多了，但还没有突破人类的极限。在19世纪，欧洲的移民们航行去澳大利亚也要花费几乎同样的时间。我们也会看到，这样的旅行所需的技术完全在我们掌控之中。与月球相对荒芜的环境相反，火星拥有真正的海洋，虽然它还封存在土壤的永冻层中。它也有大量的碳、氮、氢、氧，只要具有足够的智慧，就能让它们为我们所用。这四种元素不仅是食物和水的基础，也能产生塑料、木材、纸张、服装，以及最重要的火箭燃料。3 32 24 41 1火星概况章 一PART ONE火星概况章 一PART ONE中中 文文 名名火星火星外 文 名Mars别 称荧惑星，战神玛尔斯星分 类类地行星质 量6.421910kg平均密度3.94g/cm直 径6794km表面温度白天：-5 夜晚：-87自转周期24.6229 h公转周期686.980 d卫星数量2表面重力0.377 g赤道半径3396.2 km转轴倾角25.19密度排名已知类地行星中密度最小的行星火星概况-探测历史章 一PART ONE时间时间国家国家名称名称成就成就1976美国海盗1、2号传回图像以及对土壤、大气的分析结果1997美国火星探测者发回古老漫滩照片以及土壤分析结果1997美国火星环球探路者为水存在提供进一步证据2003欧洲火星快车测绘火星矿物成分，对大气进行研究 2004美国勇气号、机遇号火星车研究岩石土壤，搜寻水是如何影响火星的证据2006美国火星勘测轨道器关注火星天气变化，寻找水存在的迹象探测器名称探测器名称发射时间发射时间抵达时间抵达时间国家国家结果结果希望号（行星-B）1998年7月3日18时12分日本失败火卫一-土壤搭载中国萤火一号1998年7月3日18时12分俄罗斯失败曼加里安号火星探测器2011年11月8日2014年9月24日7:42成功进入火星轨道印度成功其它国家PART TWO 火星和地球一样拥有多样的地形，有高山、平原和峡谷。地表沙丘、砾石遍布。北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，南北极则有以干冰（固态的二氧化碳）和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。火星的那层薄薄的大气主要是由遗留下的二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1%还小）213火星之生存环境章 二PART TWONASANASA公布的火星表面高清全景图公布的火星表面高清全景图NASANASA公布的火星表面高清全景图公布的火星表面高清全景图 火星上有着大量的水冰储备，这些都可以作为未来火星居民的日常饮用水;而获得这些水并没有什么技术上无法攻克的难关，是可以办到的。接下来就是火星磁场、大气层的问题了。火星只存在微弱的磁场，其实产生火星磁场的发电机效应早已停机，现在残存的磁场来自于之前被磁化的遗留。没有磁场可是一个大问题，因为磁场可以保护住一颗星球的大气层不至于被太阳风剥离。除了水和磁场，还需要有什么呢？那就是氧气、臭氧层。人们原本的设想是在火星重新拥有磁场、表面水之后，将地球的蓝藻带过去，蓝藻可是地球氧气来源的功臣，没有蓝藻的付出，我们也不会拥有今天的人类文明啊。546火星之生存环境章 二PART TWO好奇号火星探测器拍摄的最新高清照片好奇号火星探测器拍摄的最新高清照片2018 年 11 月 26 日成功登陆火星的 NASA（美国航太总署）“洞察者”号火星车 28 日凌晨 1：42 分失联。失联前传回的最后一张图像为八年前成功登陆火星的“好奇者”号。NASA NASA NASA NASA 火星探索实验室的负责人说，在火星探索实验室的负责人说，在火星探索实验室的负责人说，在火星探索实验室的负责人说，在“洞察洞察洞察洞察者者者者”号展开太阳能板充能完毕开始探索地表后号展开太阳能板充能完毕开始探索地表后号展开太阳能板充能完毕开始探索地表后号展开太阳能板充能完毕开始探索地表后不久，于不久，于不久，于不久，于 2011 2011 2011 2011 年登陆火星的年登陆火星的年登陆火星的年登陆火星的“好奇者好奇者好奇者好奇者”号冲号冲号冲号冲出了一个沙丘，直接撞向了出了一个沙丘，直接撞向了出了一个沙丘，直接撞向了出了一个沙丘，直接撞向了“洞察者洞察者洞察者洞察者”号，紧号，紧号，紧号，紧接着就失去了联系。下面是最后传回的图像，接着就失去了联系。下面是最后传回的图像，接着就失去了联系。下面是最后传回的图像，接着就失去了联系。下面是最后传回的图像，图中可以清楚看到图中可以清楚看到图中可以清楚看到图中可以清楚看到“好奇者好奇者好奇者好奇者“号。号。号。号。“洞察者洞察者”号于号于 2018 2018 年年 5 5 月月 5 5 日于地球发射，经过日于地球发射，经过六个多月后成功登陆火星表面。上图为传回的火星地表六个多月后成功登陆火星表面。上图为传回的火星地表画面动态图。画面动态图。这张大彩照为“勇气”号全景照相机所拍，是12张照片合成的产物，总像素达到1200万。摄于2004年1月6日。1997年7月4日索纳号火星车登陆火星PART THREE人类基地设想章 三PART THREE 人类能否殖民火星？首先需要在火星建立自给自足基地。当然，我们首先必须抵达火星，要做到这一点，首先我们需要考虑宇宙射线和太阳活动性产生辐射的基本问题，像这样的高速粒子会破坏人类细胞，最强烈的辐射会穿透太空飞船外壳。迄今我们并不清楚像这样等级的太空辐射会对人体构成怎样的伤害，经历几个月或者几年的太空探索，对眼睛、大脑等身体组织的影响等级。人类基地设想章 三PART THREE 目前，美国麻省理工学院一支研究小组设计了“红杉森林（Redwood Forest）”，这是一些开放性公共穹顶森林栖息地。依据研究小组的设计，“红杉森林”的乳白色圆顶结构将掩盖一系列地下隧道，这些隧道会将每个圆顶结构连接在一起，并保护居民免遭陨石撞击、太空辐射和温度的极端变化。未来可容纳1万多人居住。人类将生活在高尔夫球状的圆形结构之中，其内部有森林栖息地，火星本地的水冰、土壤和阳光，为植物生长提供必要条件。人类基地设想章 三PART THREE 考虑到火星表面已有大量人类生存的资源，例如：水冰、二氧化碳和干冰，它们可以作为饮用水、氧化剂和燃料，这并不是荒谬的幻想。”NASA计划在2033年左右，率先将机器人送上火星，来探测火星的辐射到底有多严重，并且计划让机器人尝试“种地”，发电以及火星漫游探索任务，来寻找水源以及探测是否存在变异基因，人类基地设想章 三PART THREE 我们可以探索如何利用火星地形裂缝和其它特征，发挥优势更好地实现人类探索任务。但是火星上生命存活的关键始终是技术，美国麻省理工学院航空航天系博士研究生乔治洛尔多斯说：“我们人类是技术物种，通过发展技术可使周围环境适应人类身体。”美国宾夕法尼亚州立大学生理学和运动机能学副教授、美国宇航局STS-90航天飞机任务前任宇航员吉姆帕威尔奇克表示，我们需要大量能量，在一个小包裹中获得大量能量的最佳方法是使用小型核反应堆，最重要的是，我们需要对每个人提供6-10吨的消耗品。人类基地设想章 三PART THREE 美国宇航局喷气推进实验室的MRO副项目科学家莱斯利坦帕瑞说:“如果你能在裂缝中取样，你就能得到火星的详细气候史。随着时间的推移，火星上的水发生了什么，这是关于火星上的水发生的整个故事的一部分:它去了哪里?冰是什么时候累积的?它什么时候会消退?”在火星的中纬度地区的多个地点出现了大量的冰，对那些想要在火星上建造永久基地的人来说也是个天大的好消息。在地表以下几米处有大量冰存在，并且由于侵蚀而周期性地暴露出来，很容易就能找到。它也意味着不需要为了获得水源而选择在极地地区建造基地。人类基地设想章 三PART THREE 美国宇航局最新公布的阿西达利亚平原照片显示，那里被巨石覆盖，有的巨石甚至高达数米，驾驶登陆车前行非常困难。此外，地面上也有裂缝，形成陡峭的悬崖。与此同时，这里还有许多二次撞击陨石坑，与登陆车大小相当，表面非常粗糙。左图是电影中宇航员沃特尼乘坐的登陆车，右图则是美国宇航局正在地球上测试的火星探测车。人类基地设想章 三PART THREE 上图是火星救援电影中的宇航员居住地，下图则是美国宇航局建造的人类探索研究模拟舱。人类基地设想章 三PART THREE 上图是宇航员沃特尼正在收获马铃薯，下图则是宇航员科尔林格伦(Kjell Lindgren)在国际空间站中收获生菜。外星探索：外星探索：http:/www.ufo- 红色星球定居计划红色星球定居计划 （美）祖布林，瓦格纳（美）祖布林，瓦格纳 .pdf http:/ http:/ FOUR火星上的移动方式章 四PART FOUR 昆虫机-以昆虫为样本设计的飞行器称为昆虫机。传统的直升机与飞机很难穿过火星的大气层，但这种双翼高频拍动的飞行器使得在火星上飞行更为实际。其他飞行器得以400km/h的速度穿过大气层，这就意味着安全着陆火星表面变得不可能。但昆虫机的飞行速度更慢，并安全着陆，甚至能够在地面爬行。它能够将收集的样本送回基地，并重新充电。由俄亥俄航空宇宙研究院Anthony Colozza所带领的研究团队目前正在研发此项目。火星上的移动方式章 四PART FOUR 传统火星车-目前最常用的火星探测器就是火星车。至今为止，已经向火星发送了好几辆火星车，但目前只有两辆仍在工作，好奇号和机遇号。尽管远程控制的火星车是最适合人类制造并操控的类型，但它们也存在一些缺陷。不仅可能被卡住动弹不得，火星车的行驶速度也不快。好奇号的速度仅有0.18km/h。而且，火星上的一些区域火星车也无法到达，例如陡峭的山脊或陨石坑。火星上的移动方式章 四PART FOUR 超强无人机超强无人机-肯尼迪航天中肯尼迪航天中心的工程师们目前正在研发一种能在心的工程师们目前正在研发一种能在火星上飞行的无人机。这种无人机速火星上飞行的无人机。这种无人机速度极快，操作灵活，并且能进入其他度极快，操作灵活，并且能进入其他火星机器人无法进入的地区。它们能火星机器人无法进入的地区。它们能够收集土壤样本，并送回母舰。够收集土壤样本，并送回母舰。火星上的移动方式章 四PART FOUR 滑翔机-NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的实习生正在帮助工程师们研究这种无引擎火星滑翔机的原型，称为Prandtl-m。这种滑翔机是受到回旋镖和鸟类的启发，建立在100多年前德国工程师Ludwig Prandtl提出的概念的基础上进行研发的。这种滑翔机没有方向舵，机翼微微扭曲，有助于减小空气阻力，使效率最大化，在火星大气上空释放，在降落的过程中收集数据。NASA希望能在即将到来的Mars 2020任务中发射这种滑翔机。祝愿人类未来更加美好！谢谢观赏！