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物理學教授評論Elon Musk發布的火星殖民計劃

SpaceX和特斯拉的創始人Elon Musk發布了他的殖民計劃新細節 - 旨在使人類成為多星球物種,以防文明崩潰 - 包括在2023年開始飛往火星。

計劃是否現實?作為太陽系勘探工作的人,UCL的Andrew Coates覺得他們在幾個方面令人難以置信。

首先,我們不要把Musk當作矽谷的白日夢來看。他已經在火箭發射方面取得了巨大的成功。他的計劃提出了幾個有趣的方法來嘗試- 他的目標是在紅色星球上建立一個「自給自足的城市」。這一想法取決於如何更便宜地進入太空——該計劃報告說,前往Mars的費用必須降低。這一點的重要部分是可重複利用的空間技術。這是一個很好的想法,Musk已經投入實踐了,令人印象深刻的火箭回收再次發射技術已解決 - 這無疑是一個巨大的技術突破。

他還提議在Mars和太空加油站加油,使成本降低。這方面的實驗正在進行中,選擇正確的推進劑是關鍵。美國宇航局2020年MOXIE將調查我們是否能在火星上從大氣CO2產生氧氣。這可能是可能的。但是,Musk也想製造甲烷,這樣會更便宜,更可重複使用。這是一個棘手的問題,需要大量的精力。

到目前為止,這些計劃是相當可行的。但是後面就越來越難以置信。Musk希望建造一支「火星殖民艦隊」,一千多艘貨船將「一次一次」地每次運送200名乘客,同時還提供建造房屋、工業廠房和商店的材料。Musk希望在40到100年的時間內使百萬人能夠離開地球。

還將在諸如Enceladus,Europa甚至土星月亮Titan上布置加油站,燃料將產生並儲存在這些衛星上。這樣做的目的是使我們能夠更深入地進入太空,如 Kuiper belt和奧爾特雲。

「紅龍」太空艙被提議作為此類任務潛在的著陸器,使用推進器與其他技術,而不是降落傘組合。Musk計劃於2020年在火星上測試這樣一個任務。但目前尚不清楚它是否可行,因其燃料需求量巨大。

有三個非常重要的東西,Musk的計劃中忽略掉了還是不在意?諸如「ExoMars 2020」漫遊者之類的任務以及將樣本返回地球的計劃---在火星上搜尋生命跡象。我們必須等待結果,避免人類和他們的廢物污染火星。對所有未來的任務,對科學來說都是非常重要的。另一個問題是,Musk忽略了火星表面的主要技術挑戰之一:溫度。他在兩句話中得出結論:(這有點冷,但我們可以加熱。它有一個非常有益的大氣層,主要為CO2與一些氮氣和氬氣以及其他一些微量元素,意味著我們可以只通過壓縮大氣就能在火星上種植物。)實際上,火星上的溫度從白天的大約0°C下降到晚上近-120°C。在這樣低的溫度下運行對小型著陸器和流動站來說已經非常困難。事實上,這是300千克的ExoMars 2020火星車設計中加熱器已經解決的一個問題,但是所需的電量可能減速「自給自足的城市」的建造。

Musk沒有提供任何細節如何溫暖火星或壓縮大氣層-每一個都是巨大的技術挑戰。此前科幻小說作家提出的「改造」–可能涉及到冰蓋融化。這不僅是永遠改變環境,而且也是具有挑戰性的,因為火星上沒有磁場來幫助保持這種操縱所產生的新大氣層。火星已經逐漸失去了其38億年的大氣層 - 這意味著很難保持這種溫暖的大氣層逃離太空。

最後一個主要問題是,沒有提到超出地球「磁繭」(magnetic cocoon)的輻射。火星的旅程和生活將容易受到我們銀河系和太陽耀斑可能致命的宇宙射線影響。太陽耀斑的預測還處於起步階段。利用目前的屏蔽技術,僅僅往返於Mars的載人航天任務將使宇航員暴露於輻射極限的四倍。它也可能傷害無人飛船。正在進行的空間天氣預測和開發更好的屏蔽技術。將會減輕一些問題 - 但是我們還沒有做到。

對於遠距離飛行任務,還有關於使用木衛二和土衛二作為加油站的溫度和輻射問題,沒有對其進行適當的工程研究。這些衛星沐浴在太陽系最強烈的輻射帶中。進一步進軍柯伊伯帶和奧爾特雲是科幻小說的舞台–簡直是太遠了,我們沒有基礎設施。事實上,如果Musk真的想為人類建立一個新家,月亮可能是他最好的選擇——畢竟它更近,這將使它更便宜。

當然有遠大的目標才能成就偉大的事業,俗話說,有目標才會有動力。而Musk的最新計劃可能為以後的探索鋪平道路。


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