對于移民火星的基地空間思考

郎旭澤 顧遜

【摘 要】從人類于1961年首次發(fā)射載人航天繞地飛行至今，已經(jīng)過去了50年。然而，人類探索星空的腳步永不停歇，下一個目標直指火星。水是生命之源，而火星是太陽系所有行星中唯一一顆曾經(jīng)有大量水存在的星球。盡管地球到火星的距離比月球距離遠很多，但就現(xiàn)在的科技水平而言，載人登錄火星在不久的將來也不是問題。正如中國在今年發(fā)射了火星探測器一樣，中國的綜合國力不斷提升，終有一天人類會在火星上定居。

【關鍵詞】火星;移民;建筑空間

為什么要在火星上建立人類定居點呢？我們會有這樣的思考。首先移民火星可以幫助我們了解太陽系起源、生命的起源、以及人類和宇宙的關系;其次移民火星還有助于其他領域的科技進步，包括資源循利用、太陽能技術、食物鏈供應等;最后，火星在太陽系中除了地球以外最適宜生命存在的行星?；鹦峭寥乐泻锌梢蕴崛〉乃?，氣溫適宜，火星有大氣層但是大氣稀薄，但也可以阻擋宇宙輻射，火星上的晝夜變化與地球相似，一個火星日長也與地球相似。火星一號任務第一步是無人操作任務，目的是在火星上建立宜居環(huán)境，建立怎樣的環(huán)境就是這篇論文的出發(fā)點。

火星居住基地的暢想，居住基地首先要解決水和氧氣問題。大腦在缺氧4分鐘以后，人體的大腦就會受到損傷;火星上沒有氧氣存在，因此我們這個居住環(huán)境必須要有制造氧氣的裝置。首先是水的問題：如果能在火星上找到水源，我們可以利用水源來制取氧氣，例如電解水制取氧氣，由于水臺重，不適合從地球運送，因此，需要找到大量的水源，在火星上大部分的水是在兩極或者固態(tài)形式存在，固態(tài)的水資源可能像千年寒冰一樣堅硬，獲取過程必須用電鉆，所以這個基地要有一個裝置：鉆頭+蒸餾這樣的一個裝置。其實在早前1998年華盛頓大學就有一篇學術文章“水汽吸附反應器”整個裝置7個組件：一個過濾器，一個吸附床，一個風扇，一個解吸單元，一個使吸附床旋轉的機械，一個冷凝器?？梢岳迷诨鹦堑木幼』刂?，這樣提取水，然后通過電解，釋放出氧氣，供人類居住。接下來就是氧氣的問題：火星上的空氣是由2%的氮氣、2%的氬氣、95%的二氧化碳與微量的氧氣。盡管火星空氣中游離氧占比不到1%，但其總量依然是可觀的。電解水制取氧氣需要大量的能源，幸運的是美國宇航局已經(jīng)解決了氧氣的問題。有一種燃料電池，這種燃料電池能將火星空氣中的二氧化碳轉換成氧氣和一氧化碳。這種裝置被稱為MOXIE，是“火星氧氣原位資源利用實驗”

所以這個居住基地要建立一個核反應堆和氧氣工廠，然后通過26個月的供應和轉換，在確認氧氣儲存罐已經(jīng)充滿并且核反應堆繼續(xù)工作情況下，在讓地球人類去到這個基地。

基地的設計包括6個著陸艙組合和2個附屬可充氣空間，包括生活區(qū)、私人區(qū)、食物生產(chǎn)區(qū)、生命支持系統(tǒng)、地面訪問區(qū)、娛樂區(qū)、食物生產(chǎn)區(qū)和生命科學區(qū)等。充氣空間包括移民活動的主要區(qū)域，目的是為了日常生活和食物生產(chǎn)服務，空間大概有200平方米。在火星上，2個中心著陸艙主要向火星表面提供技術支持，其余4個著陸艙主要提供支持整個基地的子系統(tǒng)。室內(nèi)設計也是非常靈活的?？梢葬槍μ厥鈭龊匣蛏钪谐霈F(xiàn)的新情況進行改變和設計。隨著越來越多的人類移民到本基地，基地還可以擴建，火星的基地致力于研究的是一種裝配式建筑，易于組裝和更換隱藏艙體部件的生產(chǎn)技術。所有的艙段，甚至可以充氣空間的體積，這件空間大小都不是不變的，而且內(nèi)部元件將符合運輸并在基地艙中“展開”的質量和體積的約束?；鹦巧系膬鐾翆娱_采、鉆探、電解是在生命支持單元內(nèi)完成的，每個生命支持單元可以存儲1500升水，并且可以提供人類60天的氧氣。食品生產(chǎn)將利用人工照明在室內(nèi)進行?？偟膩碚f，在定點將有約80平方米的土地用于種植作物，可以在可充氣定居點的頂部是厚厚的火星土壤，它可以保護植物和航天員免受輻射傷害。從火星大氣中可以獲取植物生長的所需的二氧化碳，通過加熱火星土壤可以獲得水并且儲存供日后所需。而且還需要安裝新的太陽能電池板，安裝著陸艙之間的走廊，在定居點內(nèi)安裝氧氣設備，還有溫室，種植作物，并且利用大多數(shù)火星物質生產(chǎn)出更多的生活空間，以擴大定居點。人類到了這里可以在這里有很多活動：打游戲、畫畫、鍛煉等，是分單元設置的。這次設計的顏色主要以中國紅為主，配以黑色與黃色，中國傳統(tǒng)色彩主要有五色：青、赤、黃、白、黑。中國傳統(tǒng)色彩以這五色為正色，其它為間色，除了我們常說的中國紅，中國黃，青花等還有金和銀也是使用比較多的因為是中國的傳統(tǒng)顏色，色彩分為“正色”和“間色”兩類;其中“正色”即前述的五色，而“間色”則由不同的“正色”以不同的比例調(diào)和而成，歸屬為次要的顏色，故又稱為“閑色”。戰(zhàn)國時期《孫子兵法·勢篇》曾指出：“色不過五，五色之變，不可勝觀也”，意即色彩可千變?nèi)f化、多不勝數(shù)，但始終離不開“五色”。同時也代表了中國風基地的傳承。

按照地球的樣子改造火星，一個完整的火星定居點，其長期愿景應包括對各個社會機構和組織的治理，從個人、家庭到整個火星社區(qū)，還應包括土地分配，資源管理等。在我的基地設計中，很多的環(huán)節(jié)之間是相互作用的的，可能是有利的，但也伴隨著不可預知的危險。如果樂觀的話，越多固態(tài)水融化成流動水，就越多的細菌可以硝酸鹽降解，生成氮氣并排入大氣中—使火星的大氣環(huán)境更有利于植物生長，進而增加火星大氣中氧氣的含量。這些過程之間是相互作用的。

參考文獻：

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[3]淺析太空建筑的技術探索[J]. 韓晨平，張任.建筑與文化 . 2020（09）

作者簡介：

郎旭澤（1998.9.21—），男，漢族，河北省石家莊人，大連工業(yè)大學藝術設計學院，20級在讀研究生，碩士學位，專業(yè)：藝術設計，研究方向：環(huán)境藝術設計。

（作者單位：大連工業(yè)大學 藝術設計學院）