「移民」火星，我想建一套這樣的房子

人類在探索火星的道路上不斷前進，人類不僅將登陸火星，還要在火星建立基地。在其他星球修建建築可不是件容易的事——外星環境與地球有很大差別，建設難度極大，這些都是人類面臨的挑戰。

提起火星，大家印象最深的形象是「紅色星球」，這是由於火星土壤含鐵比地球土壤高，尤其是FeO含量甚高所導致的。同時，火星土壤含有鎂硫酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽等物質，硫含量為地球的100倍，鉀含量僅為地球的五分之一，沒有有機物。在這樣一顆星球上修建房屋，工況難以使用地球數據為參考。

除此之外，火星周圍也籠罩著大氣層，與地球大氣層相似。火星大氣層的主要成分是二氧化碳，其次是氮、氬，此外還有少量的氧和水蒸氣。火星大氣層與地球大氣層都有氮存在，這是火星與地球最大的相似之處。 火星大氣的密度不到地球大氣的百分之一，表面大氣壓500~700Pa。

由於大氣成分佔比與氣壓等條件與地球差異較大，同時地質條件也與地球有很大不同，因此在火星上修建房屋，不得不考慮以下幾點。

01

氣密性

氣密性的定義與廣義的氣密性有所差異——由於火星大氣條件與地球不同，無法支撐人類生命活動，因此要建造類似於生物圈2號的建築，做到建築內外完全隔離，建築內部保證各項指標平衡。

生物圈2號的氧氣與二氧化碳的大氣組成比例，無法自行達到平衡；生物圈2號內的水泥建築物影響到正常的碳循環；多數動植物無法正常生長或生殖，其滅絕的速度比預期的還要快。這些都是值得認真研究與考慮的問題。

02

堅固性

火星上會產生風暴，風暴持續時長可達數月。巨大的風暴夾雜著沙石，會對建築的結構和表層產生相當的破壞力。

建築物對於風暴的抵抗能力要滿足要求，一方面結構和材料要足夠堅固，另一方面，要盡量利用地形作掩護。

具體而言，如將建築設計為半地下形式，讓土壤作為天然屏障，集中力量保護建築外露部分的安全；建築造型應具有一定的抗風性，減少風荷載帶來的影響；建築採光的玻璃應堅固耐用，可抵抗集中荷載。

03

抗震性

火星的地震至今仍然很頻繁，甚至經常出現觀測可見的巨大裂縫。因此，不僅建築選址要盡量避開地震帶，減少地震摧毀建築的機會，而且建築結構要滿足抗震要求。

火星表面溫差比地球大很多，巨大的溫差下會產生產生較大應力，極易造成開裂，影響結構穩定性，對人類生命安全造成極大的威脅。因此，若在火星修建房屋，可考慮靜定結構。

而建築材料同樣值得關注。火星建築使用的材料應基於地球建築材料進行因地制宜地替換。因為目前的建造體系基本是以地球為載體，各類設計條件、工藝技術及施工方法均有一定的局限性，因此在火星上建造房屋，建材是個大問題。

目前往返於火星與地球的運輸造價極為昂貴，運輸材料的可能性極小，在火星就地取材的可操作性較強。

來自加州大學的材料工程團隊最新發明了一種利用火星土壤制磚技術，團隊將土壤放進有彈性的容器中，再用5公斤重的鎚子從1m高度落下，經過壓縮打造出數百塊3mm厚的圓盤形磚塊。

通過對這些試製品的研究分析，科學家發現火星土壤本身含大量的氧化鐵，只要壓密成平滑，就可以形成很高的強度，甚至比鋼筋水泥還堅固，粘著劑的使用也比地球建築材料少了5倍。

硫磺混凝土是一種新型建築材料，硫磺混凝土是熱塑性材料，施工方法與普通混凝土截然不同。主要採用加熱澆築成型工藝。硫磺應先在130～150t溫度下熔化脫水，然後加入粉料；骨料也應加熱，一般不超過60℃。石子每層鋪設厚度不超過40cm並預留澆築孔。澆築過程不能中斷，每層水平施工縫應露出石子，以便與上一層接合。

由於硫磺價格高，聚硫橡膠供應也比較困難，因此未能得到推廣應用，但由於火星土壤含硫量較高，就地取材將成為可能，硫磺混凝土也將成為火星建築的備選材料。

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