火星上建房子，靠不靠谱？
本报记者 房琳琳 综合外电
今日视点
2012年，荷兰一家非营利组织提出了“火星一号(Mars One)”移民计划，宣布要在2025年以前在火星上修建第一个人类居住地。这一任务最初会将四名宇航员送到火星，在那里他们会度过余生，以修建第一个永久的人类居住点。
多么自信也多么冒险的想象——尤其是，“火星一号”竟宣称整个计划将使用现有技术来完成。该计划的官方网站声称，这将是“人类社会的下一次巨大飞跃”。
但是，美国麻省理工学院的工程师们说，这个项目可能要稍微推迟一下了，至少要审慎地考虑技术的可行性。他们发明了一个细致完善的居住地分析工具来评估“火星一号”任务的可实现程度，结果发现，要让人类在火星上活下去，还需要一些新技术的诞生。
在本月于东京召开的国际太空航行学年会上，麻省理工技术学院的航空航天工程系统学教授奥利弗·德维克代表研究团队，展示了他们的分析结果。
“我们不是说‘火星一号’不可行，这并不是非黑即白的结论。”德维克说，“但是我们认为，在现有技术集成下，并不可行。我们提出了更急迫需要投入精力和时间开发的技术，进而让这个计划沿着更可行的轨道推进。”
模拟火星生存所需，不乐观
研究组用系统论方法来分析“火星一号”任务，首先评估了任务“建筑”的众多基本面，比如说它的居住条件、生命支撑系统、备用件需求以及运输逻辑，接下来还要深入考察每个成本对整体系统工程的贡献度。
研究人员悉尼·杜模拟了火星移民的一天，来说明居住所需要的条件。基于国际空间站宇航员的典型工作日程、活动水平和新陈代谢率，悉尼·杜估算出一个火星移民可能每天需要消耗大约3040卡路里热量，才能保持生存和健康。
然后，他计算出能提供合理平衡饮食所需五谷杂粮的量，包括豆类、生菜、花生、土豆和大米。
悉尼·杜计算出提供上述食品度过很长的时间可能需要大约200平方米的种植土壤，而“火星一号”计划只估计出了50平方米，按照项目的计划，如果这些五谷杂粮在移民居住点里种植，还会产生不安全的氧气含量，超过防火安全临界值，这要求持续生产氮气来降低氧气水平。时间一长，会导致氮气罐消耗殆尽，从而让居民点因自然泄漏面临缺乏气体补偿的处境。
当居住地点内部的空气持续泄漏，总体的大气压力会下降，最终导致在68天内第一批居民窒息而死，这可不是个乐观的居住环境。
可能的解决方案，应该发展至少两种技术，一种是能消除多余氧气的技术，另一种是隔绝出单独温室种植谷物的技术。令人惊讶的是，最便宜的选择，竟是从地球家园运输所有食物。
备用件不能“火星制造”，不乐观
研究组还进行了一个针对备用器件供应的综合分析——每次需要运送多少备用件到火星居住，才能保证居住点的正常运行?
他们发现，随着居住地的扩张，备用件将迅速占据未来运输工具的大部分空间，有可能占到有效载荷的62%。
“还是拿种植食物来说，在火星上，你需要光照系统和给水系统，拿光照举例，我们发现从始至终，都需要875个LED系统，所以需要提供备用件，结果让初始运输载重负担更加沉重。”
这些自始至终都需要的备用件，将持续影响飞往火星计划的费用。研究人员欧文斯估算了备用件的提供问题，他的分析，是基于NASA为国际空间站提供备用件的可靠数据计算得出的。
“国际空间站的基本思路是，如果有什么东西坏掉了，你可以给地球家里打电话，然后很快会弄一个新的上来。”欧文斯说，“如果在火星上，你想要这一个备用件，你得在每隔26个月一次的发射窗口期发射出来，然后再等上180天的飞行才能拿到手。如果能在当地制造备用件，可能会省很多事儿。”
欧文斯指出，3D打印技术可以让移民在火星上制造备用件。但是这个技术还没有发展得足够高级，还不能重复制作精确尺寸和拥有足够功能的太空备用件。
麻省理工学院分析指出，3D打印机技术还需要跨越式发展，或者全部火星居民点基础设施什么全部需要重新设计，以便用现有的技术打印全部零部件。
这个分析让“火星一号”计划看起来令人气馁。
评估项目总体花费，不乐观
研究人员说，他们开发的居住条件分析工具能帮助决定多数设想的可行性。比如，他们还计算出了，运送第一批四人组和后续成员所需要的火箭数目，以及相对于单程火星之旅，移民成员定时替换的方案总体花费会更多吗?等等。
根据“火星一号”计划，在正式运送第一批宇航员到达那里之前，可能需要6枚猎鹰重型火箭来运送初始补养。
但麻省理工学院发现这个数字有点“过于乐观”了：最开始至少有15枚重型火箭才能完成初次补给任务。仅这一项运输花费，与宇航员的运送一起，就达到了45亿美元，而这项开支必将随着其他成员和补给的增加而飙升。
且上述估计并不包含开发和购买相关设备的费用。比如，在地球上司空见惯的煮水工具。火星探测器凤凰号探测车在2008年发现了一些证据，推测火星表面存在冰，这意味着，未来的移民可能要靠融化冰来制作饮用水，这也是“火星一号”计划的另一个目标。但是根据麻省理工学院的分析，现有在地球上煮水的技术设计还不能在太空中直接使用。
德维克说，在火星上建设一个人类居住地的展望的确激动人心，为了让这个愿景能脚踏实地，也确实还需要很多技术的创新，尤其要借助严格的“系统论”方法进行反复论证。
NASA技术战略主管崔西·吉尔说，这个工具对于评估其他到达火星的计划同样适用。他说：“这个工具对任务设计者很有用，能帮助他们用更好的分析结果，支撑更大型的任务框架。”
责任编辑：刘希文