2034火星手記

老虎

火星颶風(fēng)

我叫王二，忠貞不二的二，男，是移居火星的第一代地球移民。我的專利曾用于廢棄油井，收集頁(yè)巖氣。也正是因?yàn)樵阢@探技術(shù)上有點(diǎn)研究，我在2033年被美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）選上，第一批派往火星。還有一個(gè)原因，是我真心想來(lái)這兒。21世紀(jì)初期，曾有很多中國(guó)年輕人為了躲避高房?jī)r(jià)或工作壓力，離開(kāi)打拼已久的一線大城市，中國(guó)史書稱之為“逃離北上廣”，這個(gè)進(jìn)程持續(xù)到21世紀(jì)二三十年代。我總覺(jué)著，既然要躲，就躲遠(yuǎn)點(diǎn)。離開(kāi)北上廣，回到家鄉(xiāng)，會(huì)有一大幫人覺(jué)得你不僅另類而且傻逼，大城市那么好居然還往回跑。然后他們覺(jué)得你這人既然回來(lái)了就別裝了，酒桌麻將洗腳規(guī)矩都得懂點(diǎn)。如果你大齡未婚，偏偏又拒絕他們給你介紹對(duì)象，過(guò)幾天你不孕不育或有關(guān)性取向的傳聞就會(huì)不脛而走。能忍這些，你就忍，忍不了，就跟我來(lái)火星吧。怕孤獨(dú)？地球倒是人多，跟你是不是孤獨(dú)有個(gè)毛關(guān)系。

2012年2月16日，NASA的火星勘測(cè)軌道飛行器第一次拍到火星表面塵卷風(fēng)的清晰照片。當(dāng)時(shí)科學(xué)家根據(jù)照片測(cè)算出那個(gè)塵卷風(fēng)高度超過(guò)790米，直徑大約在30米左右。我們登陸火星后，經(jīng)常看見(jiàn)這種卷著塵土的大旋風(fēng)，很多都比這個(gè)大，高度超過(guò)兩三千米的都有，特別是在高緯度地區(qū)。在刮塵卷風(fēng)的時(shí)候，你最好不要指望著出艙作業(yè)。如果大旋風(fēng)把你卷到千八百米高，再摔下來(lái)，你就慘了，盡管這里的重力加速度只有地球的四分之一。

火星塵卷風(fēng)的形成原理其實(shí)和地球陸地上的旋風(fēng)差不多。區(qū)別是，火星大氣稀薄，總質(zhì)量總共還不到地球的1%，天氣好的時(shí)候，被陽(yáng)光直接穿透，地表溫度上升極快。貼近地面的空氣被迅速加熱后，流向中心部位，與下沉冷空氣產(chǎn)生強(qiáng)大對(duì)流，風(fēng)速可超過(guò)每秒30米，相當(dāng)于15級(jí)颶風(fēng)。所以從強(qiáng)度上看，地球上的風(fēng)根本不值一提。

巨大的火星塵卷風(fēng)將大量沙塵帶到高空，有那么一段時(shí)間空氣會(huì)變得比較干凈，能見(jiàn)度也會(huì)更好。如同很多年前NASA專家預(yù)測(cè)的那樣，這是個(gè)大好機(jī)會(huì)，各類火星探測(cè)器和我們住所的太陽(yáng)能收集瓦能獲得更多的直射陽(yáng)光，產(chǎn)生的熱量不僅可以用來(lái)發(fā)電，還可以用來(lái)給住所的“墻體”保溫。但事情總是一分為二的，某一天的塵卷風(fēng)不能太多，否則大量的細(xì)微沙塵被帶到高空后，會(huì)混沌上層大氣，日照強(qiáng)度不但不會(huì)升高，還會(huì)降下來(lái)，影響太陽(yáng)能電池的工作效率。因此，我們?cè)诨鹦堑纳畛丝刻?yáng)能提供能源，另有一套核電系統(tǒng)，以備不時(shí)之需。我們的火星通勤車，也兼有太陽(yáng)能帆板與放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器（核電池），實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。像當(dāng)年人們津津樂(lè)道的“好奇”號(hào)火星探測(cè)器，也裝備了這種類似的核電池。

扯遠(yuǎn)了。在地球上，農(nóng)民晴天干活，陰天收工。在火星上，特別在高緯度地區(qū)，多少有點(diǎn)不一樣，晴天要是沒(méi)有塵卷風(fēng)還湊合。但是塵卷風(fēng)什么時(shí)候開(kāi)刮，我們暫時(shí)還摸不準(zhǔn)，只能等到大風(fēng)散去，天剛“陰”還不太陰的時(shí)候趕緊出艙作業(yè)——因?yàn)榛鹦侨狈Υ髿猸h(huán)流，所以除了下干冰雨，天色放晴很不容易。說(shuō)到出艙作業(yè)，比如“修房子”，需要看看是不是有大塊的砂石蹭花了我們“家”的太陽(yáng)能收集瓦，各種探測(cè)設(shè)備的保護(hù)罩是不是完好，各種管線是否通暢等等。再比如像今天這樣，我要和同伴鮑曼開(kāi)著火星車，去200米外回收貨運(yùn)飛船從地球給我們帶來(lái)的補(bǔ)給品。

“蔬菜大棚”

原諒我叨逼叨。我們?cè)诨鹦巧系摹凹摇比丝跁簳r(shí)不多，算上我一共2男2女，來(lái)自中美俄德4個(gè)國(guó)家，互相交流暫時(shí)只能靠英語(yǔ)。我已經(jīng)好久不說(shuō)漢語(yǔ)，一打開(kāi)話匣子就摟不住。

我們管自己在火星上的“家”叫“蔬菜大棚”，這個(gè)名字是我起的，很快就得到了大家的認(rèn)同。在地球的時(shí)候，我曾經(jīng)專門到北京航空航天大學(xué)的“月宮一號(hào)”生物再生生命保障系統(tǒng)中進(jìn)行了專門培訓(xùn)。這么長(zhǎng)而拗口的專業(yè)詞，一定是學(xué)理工科的孩子弄出來(lái)的，嚴(yán)謹(jǐn)，有邏輯，而且一定很難懂。我這么說(shuō)你就明白了，“月宮一號(hào)”在2014年的時(shí)候還是一套兩居室，一間住人，一間種植物，幾年后又增加了一間，用于太空條件下的微重力研究，變成了三居。整個(gè)“月宮一號(hào)”相對(duì)于外界是密閉的，某種程度上，種植物那間才是核心。植物除了為參試志愿者提供糧食和蔬菜，還能通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣，通過(guò)蒸騰作用產(chǎn)生純凈的飲用水。殘枝敗葉能做植物的肥料，還能用來(lái)養(yǎng)志愿者們吃的黃粉蟲。同樣，志愿者呼出的二氧化碳回饋給植物，參與光合作用。志愿者的固體排泄物和生活垃圾經(jīng)過(guò)微生物降解，水分析出，碳元素產(chǎn)生二氧化碳；尿液和生活廢水經(jīng)過(guò)生物凈化。降解剩下的固體殘?jiān)写罅康牡租浐陀袡C(jī)質(zhì)，經(jīng)過(guò)發(fā)酵設(shè)備，變成肥料，成為植物的“營(yíng)養(yǎng)品”。水和二氧化碳則返還給植物吸收。這樣，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自給自足、自產(chǎn)自銷、自力更生。

我們?cè)诨鹦巧系摹凹摇苯梃b了“月宮一號(hào)”的某些原理，也可以說(shuō)是參照了更早、規(guī)模超大的“生物圈2號(hào)”?！笆卟舜笈铩崩梅N植農(nóng)作物解決部分食物、供水和供氧問(wèn)題，同樣人體排泄物、生活垃圾和呼出的二氧化碳也實(shí)現(xiàn)了完全的回收。和“月宮一號(hào)”或“生物圈2號(hào)”的根本區(qū)別是，我們并不生活在密閉空間里，而是和火星環(huán)境存在著某種程度的交流。2014年，NASA提出“現(xiàn)場(chǎng)資源利用”戰(zhàn)略，并隨后展開(kāi)一系列試驗(yàn)，到2020年已經(jīng)可以將火星上的二氧化碳轉(zhuǎn)化成氧氣。如今造出來(lái)的新鮮氧氣被輸送到“蔬菜大棚”中，這也是吸取了1993年“生物圈2號(hào)”失敗的教訓(xùn)——密閉空間規(guī)模越大（占地12 000平方米，容積141 600立方米），參與的動(dòng)植物微生物越多（4 000個(gè)物種），實(shí)現(xiàn)正常碳循環(huán)的配平也就越難，導(dǎo)致氧氣與二氧化碳的大氣組成比例無(wú)法自行達(dá)到平衡。

由于在天體基礎(chǔ)物理領(lǐng)域并沒(méi)有本質(zhì)突破，人類還沒(méi)有像21世紀(jì)初著名科幻小說(shuō)《三體》里寫的那樣，借助什么“多維碎塊”就能穿越時(shí)空，所以脫離地球引力還得靠火箭，但是火箭推進(jìn)技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。21世紀(jì)頭30年，NASA已經(jīng)對(duì)核動(dòng)力火箭進(jìn)行了充分研究。核反應(yīng)堆把氫加熱到極高溫度后，炙熱的等離子流通過(guò)噴管膨脹噴出，其流向通過(guò)磁場(chǎng)約束，繼而產(chǎn)生強(qiáng)大推力，其效率可以達(dá)到常規(guī)化學(xué)能火箭的兩倍。常規(guī)化學(xué)能火箭到達(dá)火星的時(shí)間可達(dá)半年，火箭大量空間被用于攜帶燃料，有效載荷較低。有了核動(dòng)力火箭，抵達(dá)火星的時(shí)間縮短為30天，有效載荷大大提升。endprint

按照NASA原計(jì)劃，在2033年或者2045年發(fā)射4～6名在火星登陸的宇航員，他們將借助半永久性的庇護(hù)所，至少要在火星表面生活540天。2033年，我們?nèi)缙趯?shí)現(xiàn)了這個(gè)愿望。7枚大功率SLS改進(jìn)型運(yùn)載火箭次第發(fā)射，每枚將140噸有效載荷運(yùn)至近地軌道，其中包括3個(gè)核動(dòng)力推進(jìn)艙段。在火箭進(jìn)入近地軌道前，含有液氫推進(jìn)劑的核動(dòng)力艙段要保持低溫，嚴(yán)防在入軌前發(fā)生核裂變，給地球造成不可控的核災(zāi)難。

到了近地軌道后，各類載荷像拼裝積木一樣，重新組裝，形成3艘各自獨(dú)立的火星登陸載具，每艘分到一個(gè)核動(dòng)力艙段?；鹦堑顷戄d具有不同分工，一艘是負(fù)責(zé)“現(xiàn)場(chǎng)資源利用”的貨運(yùn)型，包含2枚原運(yùn)載火箭的載荷；一艘代號(hào)“哥白尼”，負(fù)責(zé)攜帶我們乘坐的“獵戶座”載人火星登陸器和來(lái)自2枚原運(yùn)載火箭的火星居所設(shè)備；剩下3枚原運(yùn)載火箭的載荷完成組裝后，形成第三艘，數(shù)月后從近地軌道出發(fā)前往火星。

我們到達(dá)火星后，第一步就是要“蓋房子”?！吧w房子”不是小事，得循序漸進(jìn)，先從我們蝸居的充氣式“起居室”開(kāi)始，再根據(jù)條件向外擴(kuò)展。在貨運(yùn)登陸載具上，我們事先存儲(chǔ)了至少能吃上8個(gè)月的食品。之所以能帶這么多東西，是因?yàn)槲覀冊(cè)僖膊槐叵窭鲜降某Ｒ?guī)化學(xué)能火箭那樣，把各種設(shè)備、補(bǔ)給和人擠在一起塞進(jìn)一艘飛船。

最關(guān)鍵的另一個(gè)“居室”——攜帶有無(wú)土培養(yǎng)基和大量蔬菜種子的植物艙，是中國(guó)設(shè)計(jì)的。經(jīng)過(guò)拼裝、試運(yùn)營(yíng)，我們將“起居室”和植物艙成功對(duì)接，發(fā)現(xiàn)各分系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)很正常。借助陽(yáng)光和室內(nèi)光源的照射，以及從鋪設(shè)在各艙體外表的太陽(yáng)能收集瓦上獲得的熱量，在我們到達(dá)火星30天后（包含組裝時(shí)間），蔬菜種子就已經(jīng)開(kāi)始發(fā)芽。當(dāng)?shù)谝桓↑S瓜頂著鮮花出現(xiàn)的時(shí)候，艙內(nèi)一片歡呼，俄國(guó)姑娘娜塔莎和美國(guó)姑娘勞倫斯更是熱淚盈眶。

NASA早在很多年前就已經(jīng)開(kāi)始研究對(duì)策，并測(cè)試過(guò)很多種火星基地的設(shè)計(jì)方案。2014年8月，NASA與3D打印機(jī)生產(chǎn)商MakerBot合作，舉辦了一次面向社會(huì)大眾的“火星基地設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽”。經(jīng)過(guò)海選，3種方案最終入圍。第一種方案叫“蜂后B”，設(shè)計(jì)靈感就是蜂巢。第二個(gè)方案 “火星衛(wèi)城”，靈感是希臘雅典衛(wèi)城。第三個(gè)方案是“火星金字塔”。3種方案各有優(yōu)點(diǎn)：第一種最省建材，但是外表墻角容易積攢灰塵，影響采光采熱的效率；第二種方案里植物溫室多，造氧充分，物產(chǎn)豐富，但風(fēng)阻最大；第三種采光采熱最好，但是越往上越窄，內(nèi)部空間浪費(fèi)最大。

在地球時(shí)，我們就針對(duì)充氣式火星居所的模型進(jìn)行了無(wú)數(shù)次風(fēng)洞試驗(yàn)，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。最后我們還是選擇了近流線型的卵式造型，對(duì)，遠(yuǎn)看就有點(diǎn)像北京國(guó)家大劇院，但是你近了仔細(xì)看，其實(shí)每片太陽(yáng)能收集瓦都是一個(gè)高分子材料制成的凸透鏡，而且每片外形和鋪設(shè)位置都依照當(dāng)?shù)仄骄?yáng)高度變化完成了復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬，不僅能保證在絕大部分日照角度都可以收集到充足熱量，而且采光面積最大，同時(shí)風(fēng)阻也最低。因此最終我們植物艙和“起居室”的外形，就是兩個(gè)大蛋。

太陽(yáng)能收集瓦兼防輻射，是靠3D技術(shù)打印的，所以哪塊壞了，直接在電腦里找到它的編號(hào)，然后按一下“確認(rèn)”，嚴(yán)絲合縫和原來(lái)一模一樣的新瓦片就出來(lái)了。顯然，我們給變成“蛋”的“蔬菜大棚”鋪設(shè)或修繕太陽(yáng)能收集瓦時(shí)，可能會(huì)出點(diǎn)麻煩，一不小心容易出溜下來(lái)。解決辦法是，生產(chǎn)商預(yù)先在“蛋殼”框架上設(shè)置了很多堅(jiān)固的環(huán)扣。作業(yè)的時(shí)候，我們從宇航服腰間的口袋里拉出一根帶掛鉤的繩索，再把掛鉤套在環(huán)扣上，這樣一則不用擔(dān)心從屋頂?shù)粝氯グに?，二則不用擔(dān)心繩索把自己纏住，三則不用擔(dān)心被突然出現(xiàn)的塵卷風(fēng)刮跑。繩索、掛鉤、環(huán)扣和框架都是納米材料做的，柔韌性很好，又相當(dāng)結(jié)實(shí)。

我的專業(yè)特別適合研究跟挖井打眼有關(guān)的事。我們?cè)诨鹦峭寥缹鱼@孔，探測(cè)下邊哪里有冰或者含冰土壤，這可是讓我們持續(xù)在火星生活的關(guān)鍵。2008年，NASA“鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器在火星北極地區(qū)成功掘取到了含冰的土壤樣本。接著，火星有水的證據(jù)一次次出現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的媒體上。2013年9月，美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院和NASA等機(jī)構(gòu)的研究人員在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，說(shuō)他們利用“好奇”號(hào)火星探測(cè)器攜帶的樣本分析儀，將其登陸火星后獲得的第一鏟細(xì)粒土壤加熱到835攝氏度的高溫，結(jié)果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物質(zhì)，其中水的質(zhì)量約占2%，這意味著在每立方英尺（不到0.03立方米）的火星土壤里就能獲得約1升的水。

有了水，有了制氧設(shè)備，可以說(shuō)我們改造火星的計(jì)劃就邁出了第一步，盡管這一步不算大，就像一個(gè)蹣跚學(xué)步的小寶寶一樣。2014年9月，NASA的科學(xué)家曾表示，人類可以用至少600年的時(shí)間，讓火星變出大氣、水以及植被，手段是制造“溫室效應(yīng)”，通過(guò)火星的土壤和空氣，合成全氟化碳，然后向火星大氣排放?；鹦亲兣?，原本固態(tài)的二氧化碳（干冰）會(huì)恢復(fù)到氣態(tài)，火星極地地區(qū)的冰層也將開(kāi)始融化，形成江河湖海。接下來(lái)，細(xì)菌和地衣類植物慢慢出現(xiàn)，然后是苔蘚。植物光合作用越來(lái)越強(qiáng)，反過(guò)來(lái)又刺激更多植物出現(xiàn)，火星上將出現(xiàn)森林。與此同時(shí)，再用細(xì)菌和固沙植物改良土星沙質(zhì)土壤，便于將來(lái)更多的火星移民耕種。

變出另一個(gè)地球，還停留在假說(shuō)階段，落實(shí)起來(lái)需要花大量的金錢，是不是可行還很難說(shuō)，這點(diǎn)我保持謹(jǐn)慎。我覺(jué)得在現(xiàn)有基礎(chǔ)上慢慢來(lái)，一點(diǎn)點(diǎn)總結(jié)規(guī)律，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，小步慢跑，或許才是更好的辦法。老美如果讀一讀《易經(jīng)》或《莊子》，可能會(huì)對(duì)他們的計(jì)劃有更深刻的理解。

打印美食

火星一年相當(dāng)于地球上的687天，是地球年的1.88倍。這么長(zhǎng)的時(shí)間很難熬，我們選擇把所有同伴的傳統(tǒng)節(jié)日都過(guò)上一遍——圣誕節(jié)、東正教圣誕（地球時(shí)間1月7日）、元旦、中國(guó)春節(jié)、端午節(jié)、重陽(yáng)、中秋……情人節(jié)那天，我和鮑曼一定要向兩位姑娘各送上一個(gè)西蘭花，不送玫瑰的原因是那玩意兒在我們這沒(méi)用，綠色才能打動(dòng)芳心?；鹦怯袃蓚€(gè)自己的“月亮”，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，鑒于它們的圍火星公轉(zhuǎn)的周期分別只合地球時(shí)間的7個(gè)小時(shí)和30個(gè)小時(shí)，所以我們老是看見(jiàn)它們。原本也想依據(jù)它們過(guò)個(gè)節(jié)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這樣不行，節(jié)不能一天過(guò)好幾次，否則對(duì)正常生活時(shí)的心理狀態(tài)會(huì)形成嚴(yán)重的摧殘。

由于圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道偏心率比地球大很多，火星與太陽(yáng)之間的距離變化比地球明顯得多，這造成每個(gè)火星日的時(shí)間并不像地球那樣每天保持恒定，只是個(gè)平均數(shù)而已，相當(dāng)于地球時(shí)間24小時(shí)39分35秒。而且，每片火星區(qū)域都有自己的時(shí)間，不像地球那樣，知道北京時(shí)間，就可以按照時(shí)區(qū)或加或減，推斷東京或紐約的時(shí)間。為了應(yīng)付巨大的計(jì)時(shí)誤差，NASA的科學(xué)家曾經(jīng)制定出了一套復(fù)雜的歷法，規(guī)定每個(gè)火星年包含22個(gè)月。通俗一點(diǎn)說(shuō)，就好像古代中國(guó)人，壓根就不在乎什么時(shí)區(qū)，而是看太陽(yáng)高度決定一日的作息，日上三竿，還沒(méi)起床，就得打屁股。因此我能比較快地適應(yīng)。鮑曼就不行，德國(guó)佬一根筋得厲害，好生痛苦了一陣子。

這次貨運(yùn)飛船給我們送來(lái)的依舊是各種食材，包括牛排。我們目前還不宜在“蔬菜大棚”內(nèi)大量養(yǎng)殖畜類，一方面它們胃口比我們大得多，我們養(yǎng)那點(diǎn)作物目前自給有余，但根本不夠它們吃?？茖W(xué)家曾統(tǒng)計(jì)，一頭牛吃進(jìn)的飼料有16%會(huì)轉(zhuǎn)化成甲烷排出體外，這種可燃?xì)怏w對(duì)我們家的潛在威脅極大。在我們睡覺(jué)的時(shí)候，它們可不會(huì)叫醒我們，說(shuō)自己要大便了。

考慮到各種突發(fā)情況，我和鮑曼嚴(yán)格按照規(guī)定駕駛火星通勤車，不能開(kāi)得太遠(yuǎn)。說(shuō)起來(lái)搞笑，我第一眼看到打開(kāi)太陽(yáng)能帆板的“好奇號(hào)”火星探測(cè)器的時(shí)候，就覺(jué)得它像一輛怪異的平板車。如今我們駕駛的這輛也差不多，無(wú)非是比它大上幾圈。我們裝好貨，匆匆往回趕，余暉之中，仿佛火星上的駱駝祥子。

所謂食材，其實(shí)就是各種干粉。NASA在2013年就開(kāi)始集資，研究3D食品打印技術(shù)。到我們登陸火星的時(shí)候，這種技術(shù)已經(jīng)很成熟，打印牛排、披薩、漢堡、沙拉等主流西餐都沒(méi)問(wèn)題。只是想起麻婆豆腐和魚香肉絲，我還是禁不住咽了一口口水。食材保質(zhì)期高達(dá)30年，無(wú)論如何也不能保證新鮮的口感，還好，味道還不錯(cuò)。

我們晚上要開(kāi)個(gè)大Party，娜塔莎今天過(guò)生日。

責(zé)任編輯：吳佩新endprint