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科学网博文 开发火星是幌子,月球才是必争之地

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发表于 2019-2-19 10:19:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 邓文龙 于 2019-2-19 10:28 编辑

雷奕安  科学网博客  博文

开发火星是幌子,月球才是必争之地

已有 824 次阅读 2019-2-17 10:36 |个人分类:科普|系统分类:海外观察| 太空殖民, 月球, 火星

火星开发已经变成了一个热门话题。表面看来,火星上有大气,有水,有二氧化碳,昼夜变化跟地球差不多,气候比月球更温和,表面重力也更大,适合种植,人类可以直接在火星上生存。

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欧空局的“月球村”计划假想图(图片来源:ESA/Foster + Partners)

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但是这种思维没有考虑到,即使火星的生物生存条件看起来比月球好很多,仍然比地球差非常多(大气压只有地球的百分之一,没有氧,气温变化剧烈)。要改变火星气候环境到与地球类似,适合地球生命生存,困难巨大(工程量巨大,能源没有保障),不可能是一个短期能完成的工作。改变火星表面环境不是一个选择。

展开来说,第一个任务,增加火星的大气总量,困难巨大。可能需要俘获大量彗星才能办到。这是一个遥远的未来才能完成的任务,大规模提升火星表面的温度,也能够增加火星的大气总量,但需要的能量非常多,一般设想的几百几千个原子弹根本起不了作用。温室效应的效果有多强,也很难说,火星表面的二氧化碳浓度现在就已经远大于地球了。在建立火星大气层之前,还需要考虑对大气层的保护,因为火星的磁场太弱,无法抵抗太阳风的剥离。温度一旦升高,宝贵的水分就会大量变成水蒸气漂浮到大气上层,而水蒸汽远比二氧化碳容易被剥离。建立火星的磁场,又是一个遥远的未来才能完成的任务。

实际上,提升火星温度的最有效且可行的方法是在火星的第二拉格朗日点放置巨大的反射镜,直接提高火星的日照强度,但反射镜需要上亿吨的材料,如铝,铁,钛,等,但是这些材料只有开发月球之后才能方便地获取并运送到对应位置。

在无法改变星球表面环境的条件下,火星上更温和的气候没有意义。人还是不能在表面自由生存。我们只能建立窄小的太空站。站外活动必须穿太空服。

如果要长期生存,目前火星表面和月球表面没有太大的差别,一样充满来自宇宙空间的有害辐射,一样不能直接暴露在环境中。如果要殖民,在没有浓密大气的条件下,只能在地下生存,因为唯一有效阻断辐射的办法就是厚的材料,即土壤(或大气)。地下的生存环境更温和,几乎没有温度变化,辐射很弱。

如果要在地下生存,月球更好。因为月球更小,重力小,任何工程消耗的能量少,在地下洞穴中,支护洞穴需要的材料强度要求低,用量少。表面建设施也更容易,且没有大气的破坏,建好后几乎不需要维护。

月球的优势还包括:

1、 距离地球近,优势巨大。开始的时候,必然有大量设备货物运输,月球火星差别太大。

2、 距离太阳更近,太阳能板效率高,能源充足。而太阳能几乎是唯一的能量来源。

3、 没有大气是一个重要的优势,包括:

a)     没有腐蚀,侵蚀,大气环流带来的灰尘问题。但有静电问题。

b)     真空环境,可以开发基于真空环境的冶炼,加工技术。这类技术在地球上只有附加值极高的情况下才会使用,但是在月球上,各种真空加工技术,如焊接,镀膜,活泼元素加工,都非常简单。

c)     因为没有大气,可以直接利用电磁轨道加速发射进入太空,根本不需要火箭技术。因为月球重力小,降落也可以采用向空中抛洒粉尘辅助降落,所以也会比火星降落简单。

4、 月球上的地质活动已经停止,不用担心地震,再加上重力小,可以大量开发地下空间,地下空间的跨度也可以做到很大,让人们感觉更空旷,更舒展。

5、 在地下空间中,由于自然存在重力约束,可以很容易地维持较大密度的空气。星球表面的空间站或者太空的空间站的空间都很狭小,因为维持一定大气压对结构要求很高。

6、 只有具备了较大的空间,才能谈论生物圈。星球表面的几个空间窄小的气泡是肯定不行的。这也是生物圈2号失败的原因之一,生物圈需要足够的复杂性和体量。

7、 月球芯部有大量不同种类的金属。由于月芯温度已经不高,而且固化,我们可以直接钻探到深层,甚至芯部,以获取大量地球上难以开采的贵金属,如钌、铑、钯、锇、铱、铂等。

月球的不利因素之一是昼夜周期长。所以开始的时候,最好的地点在南北极附近,这里不但有月球上最重要的资源——水,还因为月球的自转倾角小,有些地方常年都可以被太阳照射到,也就是没有夜晚。也可以稍微建高一点,反正月球重力小,又没有风雨。以后可以全球电力联网,而且人在地下活动,上面是白天还是晚上并不重要。

至于氦三,到现在为止,看不出有什么意义,还极难开采。

火星距离远,发射有窗口期限制。这是很大的一个劣势。这种差别是北京到天津与北京到布依洛斯艾利斯之间的差别。

火星还有一个劣势是她的轨道偏心度大,自转轨道倾角也大,因此季节变化就很大。考虑到火星的一年是地球的两年多,季节变化更极端,定居点就会有很长一段时间很难熬。

因为现在我们很快将跨入人工智能时代,如果不考虑住人,上面提到的火星表面上的优势都没有了。月球是唯一的选择。根本不需要考虑。火星矿产开发和冶金都很困难,因为能源不足。

所以,无论住人不住人,月球都是人类宇宙开发前哨站的第一选择。火星有可能是第一个改造成能住人的星球,但是必然在大规模开发月球之后。

如果直接大张旗鼓开发月球,会导致月球开发竞争。中国,俄罗斯,印度,都有实力,会让月球开发计划复杂化。

无论是有意无意,以开发火星为理由,大推力火箭及其它技术一旦发展好,开发月球易如反掌。

因为开发火星是一件很遥远的事情,一般人不会警惕。要当心声东击西。

500年前,最先跨海航行的葡萄牙,西班牙,荷兰,强盛一时。西方整体因为地理大发现而成为地球的主导文明。从现在开始的500年内,人类必然大规模开发太阳系。月球是人类跨出地球的第一步,是太阳系开发的铺路石。优越的太空环境,丰富的物质资源,谁先一步开发就会在未来的太空开发竞争中占据优势地位。第一个在月球建立基地的国家,一定会占有月球最佳的位置,比如南极永昼点附近,既有太阳能保障,附近还有大量的水。第一个占据优势位置的国家,将直接获得至少15年的发展优势。

根据月球公约,占据第一个优势位置并不需要很大的投入。

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