团购团品网 行业资讯 人类面临太空生存挑战,本世纪内或实现火星移民|钛媒体全球科技月

人类面临太空生存挑战,本世纪内或实现火星移民|钛媒体全球科技月

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人类面临太空生存挑战,本世纪内或实现火星移民|钛媒体全球科技月

7月23日,长征五号遥四运载火箭在海南文昌发射中心发射升空,经过2000多秒的飞行后,成功将中国首次火星探测任务天问一号检测器送入预定轨道,正式开启了火星探测之旅。

为何人类竞相探索火星?《火星救援中》,马克·沃特在火星中的生活,能否真的实现?这一系列的问题,随着人类对火星的进一步探索,或将一一解开。

就在几天前,7月19日,钛媒体联合百家号推出的《宇宙生活指南》第二期,邀请到了火星学会创始人罗伯特·祖柏林博士(Dr. Robert Zubrin)就星际移民的话题带来分享。本次直播也是钛媒体T-EDGE-X全球连线科技月的线上直播活动之一。

祖柏林博士是美国著名的航天工程师,曾任洛克希德· 马丁航天公司高级工程师,于1998年成立了火星学会,长期致力于促进人类探索和移居火星。他的科普著作《赶往火星·红色星球定居计划》(The Case For Mars——The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must)中,关于原位燃料制造的建议深远的影响了目前NASA和SpaceX的计划,甚至被称为埃隆·马斯克的“老师”。
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美国火星协会创始人罗伯特·祖柏林博士和SpaceX创始人埃隆·马斯克

众所周知,在移民火星之前,作为地球人的我们,首先要保证能在外星球生存。在直播当天,曾获得“国际宇航科学院2009年度宇航生命科学奖”的国际宇航科学院院士庄逢源,带来《人类作为地球动物,如何在外太空生存?》主题演讲,为观众解开在外太空及火星生存的谜底。

另外,想要长期在外星球生存,能源问题至关重要。外星有哪些资源能供我们利用?地球上已有且能实现广泛开采的资源,正处于消耗日趋增长的阶段,而面对不可再生能源的枯竭,太空采矿或许是未来的解决方式之一。起源太空联合创始人兼首席运营官,小行星及陨石成分分析专家喻天弘博士也针对这个看似前景无限的“太空淘金梦”进行他自己的阐述。

人类如何在火星上生存?

从广义上来说,人类移民到其他星球,并不是因为地球人口爆炸等原因,而是人类天性中就带有一种探索精神,这种精神鼓励人类挣脱地球的引力,去往更大的世界。

那么,哪些行星适宜人类居住呢?

国际宇航科学院院士庄逢源在演讲中表示,首先行星不能离恒星太近,导致行星上面的水分完全蒸发掉,其次也不能离太阳过远,太寒冷也不适宜人类生存。
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国际宇航科学院院士庄逢源

幸运的是,地球处于太阳的宜居带中心位置,在宜居带两侧,一个是金星,一个就是火星。其中,金星遍布浓密的大气,有很强的温室效应,地面温度达到400多度,并不适合人类居住。

火星则不一样,人类很早就对火星开始了探索。“1971年通过探路者号,发现了火星表面有很多河床,到了2001年检测到了火星上存在水,而且含量不低。尤其是在南极和北极,差不多在三十七八度的维度中间,仍旧有大量的水存在。”庄逢源表示。

美国火星协会创始人罗伯特·祖柏林博士在连线中也表示,火星是离人类最近的星球,它支持生命所需的所有资源,“火星有地下湖泊,有冰川,也有氢氧碳氮等生命元素” ,因此有可能形成科技文明。
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美国火星协会创始人罗伯特·祖柏林博士

然而,在人类探索火星的过程中,不可避免会遭遇到挑战。

庄逢源表示,太空环境跟地球环境有很大的不同,人类要重视并加以防范。首先就是太空辐射问题,包括宇宙射线、太阳粒子事件所产生的辐射等,对人类细胞产生极大杀伤力;其次人类长期处在太空环境低重力的状态下,会造成肌肉萎缩、骨质疏松以及免疫功能的下降,对人类健康造成巨大威胁。

“在微重力环境下,人类的骨骼肌尤其是承重肌将发生萎缩,随后骨质也发生收缩,大概每个月会损失1%-1.5%的骨量。假若说一位40岁的航天员要到火星上,按照200天的航行时间来算,达到火星的时候,他的骨质疏松程度就和80岁的老人差不多了。”庄逢源认为,未来要在火星飞行器上装很多的锻炼设备,让宇航员保持肌肉不至于萎缩,这样也能保持正常免疫功能。

同时,在到达火星表面之后,人类还要面对极端环境带来的生存问题。

庄逢源对此解释道,火星上的气压只有0.6%,且平均温度大概在零下40多度,即使是在赤道,白天最高温度也只有零上15度,所以人类需要建立一个密闭的生物再生系统,将气压加到正常水平,通过温室效应来提升它的温度,保证人类的生存。

“美国在即将发射的火星车上,就携带了类似的装置。火星上存在很多二氧化碳,它将电解生成的氧气,装在氧气瓶中,将来人类登陆火星之后,就可以直接使用。”他表示。

另外,食物来源也是一大难题。庄逢源表示,在《火星救援》电影里,主人公种植土豆的方法并不现实。“由于火星的土壤中含有很多高氯酸化合物,并不适合种植物,人类需要用微生物来改造土壤,再进行农作物种植。”
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《火星救援》主人公在火星上种植土豆

所以,星际移民并没有想象中那么简单。

庄逢源认为,人类真正实现星际移民的重要标志,就是在另一个星球上可以繁衍下一代。“但在人类空间站里,到目前为止还没有诞生过哺乳动物,更何况火星重力只有地球的38%,在这样的环境下,宝宝的骨骼生长究竟如何,能否保证健康成长,都是值得探讨的科研话题。”

只有彻底解决了上述问题,人类才有可能真正实现移民火星,但这一过程注定是漫长的。

太空掀起“淘金”热潮

1964年,天体物理学家卡达谢夫提出了“卡达谢夫标度”,作为衡量高度进化文明的技术水平的方法,其意义在于,它从宇宙的角度来考量整个文明的能源消耗量。——可以把所在的宿主行星所有的能量资源都利用上,就达到了文明1.0;进一步扩展到所在的恒星系,就进入了2.0文明时代,能够利用整个银河系的能源资源,则达到了3.0文明时代。

天体物理学博士喻天弘在此次演讲中表示,目前人类仅仅处于0.7文明的阶段,虽然地球是人类的摇篮,但人类不可能永远活在摇篮里。
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天体物理学博士喻天弘

冲出摇篮的第一步,就是要实现星际移民,但地球上的石油、天然气、煤炭等都是不可再生资源,早晚会有枯竭的一天,人类如何有效利用太空资源来实现上述目标,正成为科学界的热门话题。

他在演讲中分享了一张太阳系的示意图,可以看到里面有很多小行星,包括地球、火星等,其中绿色部分是人类已知的小行星,外面一圈还有白色亮光部分,这是人类新发现的小行星。“事实上,随着科技进步,截至2015年人类已经发现大约68万颗小行星,而望远镜能够看到的已经接近100万颗了。”
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小行星示意图

在这些小行星中,哪些可以被人类所开发和利用?喻天弘认为,离地球很近的小行星,即近地小行星可以成为“候选者”。

他进一步说道,“这些小行星上,有很多已知的常规元素,比如氢氧,也有镍铁等贵金属物质,人类也可以用高精尖的仪器去精准测量其成分。日本有一个叫隼鸟二号的探测器,曾探测过龙宫小行星,它上面除了碳钴铁镍还有水,专家判断这个直径大于1000米的小行星,价值约为800亿美金。”

探测只是第一步,把这些资源带回来加以利用才是重中之重。

喻天弘表示,行星上的资源,更有价值的是在轨利用,将小行星上的物质进行在轨冶炼及分解,从而获得需要的资源。他透露道,日本的隼鸟二号探测器将在今年12月6号从小行星上携带样本物质返回地球,科学家将对其进行研究。

同时,他也在演讲中提到利用行星资源,来对火星土壤进行改造。“一些小行星上有很丰富的氮磷钾这种有机肥料,可以把这种资源带到火星上种植所需的植物,这对未来的星际移民很有必要。”

据了解,在太空资源开发战略上,国际社会已经展开了竞争。目前,包括美国、卢森堡、阿联酋等国家在内,均公布了相应的法案,中国也在积极推进中。可以预见的是,未来不止是政府参与,众多商业巨头也将加入这一赛道,深度挖掘这一市场价值。

本世纪内或实现火星移民

移居火星无疑是人类离太空最近的一个梦想,代表了人类文明的不断进步,但一定是循序渐进式的,不可一蹴而就。

在第二期直播的圆桌论坛中,庄逢源分享了他的看法,他认为人类在星际移民之前还有很多工作要做,比如哺乳动物在外太空条件下的生殖研究,包括胚胎生物的研究,同时也牵扯到很多伦理问题。他再次强调:“星际移民的标准,是能够有下一代在另外一个行星上诞生。”

喻天弘则认为,真正大规模的移民,还是要有相应的商业价值,或者是社会价值。火星上有更好的工作、更好的发展机会,更宜居的环境,人类才有可能真正实现移民。

不过,他也承认技术的变革加速了这一目标的实现:“前阵子,Space X的龙飞船运载了两位宇航员,它的技术提升使得瞬时重力加速度没有以前那么大了,这意味着人类进入太空的门槛越来越低了。”他认为,如果不出意外,未来40年内人类就可实现火星移民。
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圆桌会议,从左至右:火星学会中国区负责人崔婷婷、国际宇航科学院院士庄逢源、天体物理学博士喻天弘、达尔文细胞生物集团董事长程巍

同时,他认为火星是星际移民最合适的一个桥头堡,人类先建立火星基地,利用火星的资源才能实现大规模移民,包括带着燃料去太阳系边界,也都是走一步用一步,但火星肯定是人类利用太空资源的第一步。

罗伯特·祖柏林博士在连线中说,这将是一个广泛的国际努力。“现在,它可能不会像美国、欧洲、俄罗斯和日本那样正式联合起来建立我们的空间站。可能会有一些联合项目的性质,但总的来说,这将是更多的复杂但有趣的事情。国家之间的竞争,公司之间的竞争,都是在进行一场创业的太空革命。”他表示,在他的新书《The case for space》中也谈到了这个问题。

达尔文细胞生物集团董事长程巍,在论坛中也对火星移民充满了期待。他认为,从热力学第二定律来看,人类必然要建造一个耗散结构,从其他地方拿到更多的能量,来维持自身发展,所以移民火星是早晚的事。在火星移民的过程中,人类还需要解决繁衍、粮食等问题,同时让人类寿命更长、更强壮、更智慧。
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达尔文细胞生物集团董事长程巍

“我认为在2035年甚至之前,就可以实现火星移民,但整个经济系统、生命系统的建设还需要一些时间,可能要到2080年才能搞定。”

当被问及人类是否会探索太阳系以外的空间时,程巍表示这种举动非常危险:“假设有另外一个智慧文明,比人类早发展1万年,如果人类被观测到那后果将不堪设想,事实上我也不赞成发射太多探测器,尽量不要被发现的好。”

(本文首发钛媒体App,整理 | 柳牧宗)

关于《宇宙生活指南》

《宇宙生活指南》是百度百家号独家出品的太空科普系列直播。项目联合全球顶尖航天科研院所、知名专家学者、商业航天机构共同打造,将通过旅行篇、移民篇、教育篇、探索篇、造梦篇等不同维度来探讨商业航天、太空旅行、火星生存等热点话题,畅想人类空间探索的未来。这个夏天,让我们一起丢掉重力,开启星际之旅。

更多T-EDGE X 全球科技月介绍与议程安排,还可下载钛媒体App客户端守候全新上线的“前沿直播间”(EDGE Live ),官网地址:https://www.tmtpost.com/event/t-edge/2020summer/index_ch.php

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