如何用 NASA 现有的科技,拍一部科幻电影?

人类对火星一直充满好奇和渴望,在各种科幻电影里,火星也经常以人类居住的第二颗星球的身份出现。

今年10月,又有一部以火星探险和生活为主题的电影《The Martian(火星救援)》即将上映。宇航员马特·沃特尼(由马特·达蒙饰演)在一次火星探险中被团队遗忘,他必须充分利用现有的资源和设备,在火星存活下去,并且向地球发射求救信号。

这部电影的灵感来源是一本小说,而这部小说的作者曾经是一位程序员。可能也是因为作者的程序员背景,这部电影在天马行空的想象之外,大部分科幻元素都可以在现实中找到依据。NASA(美国航空航天局)也发表了一篇文章,介绍了这部电影里9种现在NASA已经或者即将使用的技术。

1,居所

在电影里,马特大部分时间都花在火星居所里,未来人们登陆火星也需要类似的居所。

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在 NASA 的林顿·约翰逊太空中心,宇航员会在“人类探索研究模拟训练(HERA – Human Exploration Research Analog )里进行长时间的太空模拟训练。HERA 里有宇航员的生活空间、工作空间和清洁空间。目前宇航员会在 HERA 里生活14天,而未来可能进行60天的生活实验。

2,农场

在电影里,马特将居所改造成了自给自足的农场,并且种出了土豆。

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现在国际空间站的宇航员可以享受到足量的蔬菜水果,除了运输上去的之外,国际空间站还有一套 Veggie 系统,可以让宇航员种植蔬菜。这套系统包含合适的光照、肥料等。2014年,宇航员已经用它在太空种出了莴苣。

3,循环用水

由于火星表面没有水源,在电影里,马特必须特别小心的使用水,同时也需要对有限的水源进行尽可能的循环使用。

在国际空间站,宇航员的汗液、泪水甚至尿液都不会被浪费。国际空间站的水源回收系统(Water Recovery System)会把所有的水源都收集起来供宇航员再次利用。一位宇航员曾形象的说:“明天的咖啡来自昨天的咖啡。”

4,造氧

在火星上,马特不能像人们在地球上一样去室外呼吸新鲜空气。一旦进入室外,他就需要背上氧气罐。但首先,他需要在居所内造氧。

在国际空间站里有造氧系统,它能不断的为宇航员提供氧气。它主要通过电解从水中造氧。并且造氧的过程也一直在优化,为了未来了火星探险,NASA 也在尝试从大气中的其他成分里提取氧气。

5,火星服

马特在火星上的大部分时间都穿着火星服,这件衣服必须要具备保暖、可延展以及舒适可靠等特性。过于笨重的宇航服会对宇航员的活动造成很大的影响。

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现在 NASA 正在开发一种适合宇航员在火星上穿的宇航服,最重要的功能是让宇航员能在火星更自由的行走和收集火星岩石样本。NASA 已经实验过多种材料,目前仍然在平衡不同材料的坚固性和可延展性。另外一点是,要确保火星灰不进入宇宙飞船从而影响系统和宇航员的身体健康,这可能需要在宇航员进入宇宙飞船或者着陆器的时候,宇航服可以自动脱落,留在舱外。

6,火星车

在电影《火星救援》里,马特为了生存,还对火车探险车进行了一定的改造。

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在真实的火星探险中,火星车也是必不可少的装备。这能让探险团队尽可能多的去往火星的各个地方,更多的了解火星。现在 NASA 正在试验他们的多功能太空探险车(MMSEV),通过各种试验来解决现在已知的问题,同时发现未知的隐患。需要考虑的因素包括行驶距离、行驶安全、行驶速度、辐射保护等。

7,离子推进器

在电影里,火星探险团队用离子推进器来加速穿越280万英里的距离。

离子推进器的原理是先将气体电离,然后用电场力将带电的离子加速后喷出,以其反作用力推动火箭。这是目前已实用化的火箭技术中,最为经济的一种。这项技术能让 NASA 的宇宙飞船用更少的能源消耗完成更远距离的飞行。

8,太阳能面板

火星上没有加油站、没有发电厂也基本没有风,发电的最佳方式就是通过太阳能。在电影里,马特为了在火星生存,采用了非常规的太阳能面板使用方式。

在国际空间站,现在有四组太阳能面板,发电量可以达到84-120千万,足够40户家庭使用。空间站并不需要那么多电力,但额外发电能在发生意外的时候不至于出现电力短缺的情况。这套系统非常可靠,并且已经运行了15年了。如果需要在太空进行更远距离的航行,太阳能也是重要的电力来源之一。

9,放射性同位素热电机

放射性同位素热电机(RTG)是一种利用放射性衰变获得能量的发电机。

在电影里,火星探索团队把放射性同位素热电机埋在了里居所特别远的地方,以防放射性物质泄漏。事实上,火星本身可能存在的放射性元素的危险,比放射性同位素热电机带来的放射性危险更严重。

过去40年里,NASA 使用了放射性同位素热电机来为20几次宇宙探险提供电力,其中包括阿波罗探月之旅。好奇号火星车使用的是新一代的电力系统。未来宇宙探险可能需要更好的能量来源,可能会结合放射性物质、太阳能以及核能。

图片均来自 NASA

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