从某种意义上而言,地球是孕育人类的摇篮、也是困锁人类的监狱,人类极为依赖地球上的种种资源、以及原生的生态系统,但有限的资源终有一日会枯竭,承受着极大压力的生态系统也可能会崩溃,为了避免灾难性的情况导致人类文明毁灭,人类一定会千方百计的移居其他星球、把文明的种子传出“监狱”。大多数人认为,火星是人类“外星殖民地”的首选,它与地球一样处于太阳系的宜居带上,直径约为6800千米、质量是地球的11%左右,围绕太阳公转一周的时间为687天。火星上有稀薄的大气和淡水资源,昼夜变化与地球比较近似,相较于月球而言,火星的气温更高、重力更强,看似人类在火星上建立一个外星殖民地就可以生存下去了。

因此,人们对火星的兴趣远远超过了月球,认为月球仅仅是人类探索宇宙的一块垫脚石,而火星会成为人类迈向星辰大海的一个里程碑,关于登陆、开发和移居火星的种种事项已是热门话题,时不时的会登上各大报纸的头条。尽管移居火星的愿景十分美好,可前往火星的旅途上存在着种种危险,比如宇宙射线对太空旅行者的不利影响、太空零重力对人们身体的损害等等,更为基本的一个问题是,一次“火星旅行”大约需要400天,太空旅行者们该如何在太空中长期生活下去呢?

(太空)

若想在太空的极端环境下生存下去,人类必须一个“密封舱”提供的保护,这一密封舱系统既要抵御宇宙射线的侵袭、又要制造一个适当的空气压力,这样的话,人们在密封舱内部才可以顺畅的呼吸和行动。调整了密封舱内部的温度和湿度之后,人们必须制造空气流动,因为太空微重力的环境中,密封舱内部的空气几乎不对流,人们在同一个位置停留太久的话,头部周围的二氧化碳浓度会越来越高,进而引起二氧化碳中毒,所以,密封舱内部的人为空气流动是极为重要的。任何一种封闭的系统中,污染物的生成和沉积都是一个棘手的问题,为了确保密封舱内部的洁净,各种净化系统是必不可少的。

除了氧气之外,淡水和食物也是人们生存的基本条件,不过,宇宙飞船的储存空间并不宽裕,无法携带大量物资。比如一名身高1.70米、体重70公斤的男性太空旅行者,他每天从事中等强度的体力和脑力劳动,大约消耗2800千卡/天的热量,为了补充热量和营养,他每天要摄入0.83公斤的氧气、15公斤的淡水和0.65公斤的食物,若这个男性要在太空中旅行一年之久,其携带的物资重达6吨——很显然,太空探索和移民绝不是1个人可以完成的任务——所以,人类若想在太空中长期旅行和生活,就不能依赖地球上的物资,必须在密封舱内部建立一个“原位循环再生系统”。

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“原位循环再生系统”包括了4大子系统,即“气体循环再生系统”、“淡水循环再生系统”、“食物循环再生系统”和“废物处理系统”。前两种循环再生系统早已应用于国际空间站上,可以循环再生50%的氧气和75%的淡水,随着设计的优化和设备的更新,这一比例仍有提升的空间,然而,后两种循环再生系统的研发难度极高、需要克服的技术障碍不胜枚举,目前的研究成果无法满足人们长期太空旅行的需求。

除了物质需求之外,人们的精神需求也是一个“烫手山芋”,英国埃克赛特大学的费德里克.卡普洛蒂博士认为,也许人们进行长期太空旅行的最大障碍不是技术上的,而是旅行者心理上的。

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小考题:你认为自己的心理素质怎样?能否胜任长期太空旅行和探索的任务呢?欢迎你留言讨论。

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