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太空城市設計大賽-清華集訓營現(xiàn)場來稿-Day7

2017年09月05日 15:03
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【導讀】太空城市設計大賽清華集訓營已經進入到第七天了，期間大家一起觀看了火星救援這部電影，那我們如何以正確的方式觀看這部電影呢？毛勇博士讓大家一起來找下在這部電影中出現(xiàn)了哪些不科學的地方。到底有哪些呢？

昨天晚上，大家一起觀看了火星救援這部電影，那我們如何以正確的方式觀看這部電影呢？毛勇博士讓大家一起來找下在這部電影中出現(xiàn)了哪些不科學的地方。

火星上的大風暴

大風暴是不可能在火星上出現(xiàn)的?；鹦巧系臍鈮汉艿?，不到地球的百分之一。換句話說，即使是火星上的風速達到了160公里每小時，其實風力也就相當于地球上16公里每小時的風力，這點風也就能放個風箏。

所以，其實電影中所描寫的大風暴不可能出現(xiàn)。雖然原作作者安迪·威爾自己也知道這一點，但是他也有他作為故事的“造物主”的權利：“我需要一個讓航天員離開火星的方法，所以我在這里稍微杜撰了一下。而且，難道你不覺得突如其來的大風暴感覺很酷嗎?”

不過這卻是故事最重要的設定，沒有這火星上的大風暴，男主角馬特達蒙也就不用繼《拯救大兵瑞恩》、《星際穿越》之后，再度耗費這么多人力了。

宇宙飛船的模型構建

從火星軌道航天器的圓環(huán)直徑和旋轉速度來看，模型的構建基本是科學的，可以確定這種設計是的確能夠人工創(chuàng)造出一個介于火星與地球之間的重力水平的。

只是這個宇宙飛船實在是太超前了——看起來既龐大又復雜而且成本也十分高昂。建造宇宙飛船不是為了讓人們能夠坐在上面去看宇宙的，而是為了把來自地球的一小群專家成功送上火星的，是為了讓他們帶回能夠為火星計劃提供參考的有效數(shù)據(jù)的。或許未來的某一天，我們能夠看到這樣的宇宙飛船，就像在哥倫布遠航幾百年后才有的遠洋客輪那樣。但是，如果三桅帆船已經出現(xiàn)了，甚至是遠洋巨輪都出現(xiàn)了的話，哥倫布恐怕也就不會再想著去任何地方了吧。

火星上的重力

馬特·達蒙在火星上保持著地球般的移動方式是不科學的，因為在現(xiàn)實中的火星的重力只有地球的三分之一。NASA也曾做過設想，結論是要在火星上行走的最有效的方法就是用跳的方式進行大步移動，或是拖著腳進行小步移動。劇中的宇航服參考了2030年之后真實任務使用的太空服為原型，每套至少重達40磅。但是因為重力的原因其實只有三分之一的重量，所以行動起來應該會更輕盈一些才對。

自制水資源

火星表面沒有湖泊、河流或者海洋，火星宇航員必須有他們自己的水補給來源。

而馬特·達蒙選擇了從火箭燃料中分解出了氮和氫，之后他把氫氣與氧氣混合在一起燃燒生成了水。

毋庸置疑，這肯定是可行的，但如果換做是我被困在火星上的話，恐怕只會想到讓水從土壤中出來吧?；鹦菧夭詈艽?，夏天時從攝氏零下153度到22度，水在火星上僅以冰的形態(tài)存在，是被凍住的“生命源泉”。雖然在低緯度上土壤內僅有約5%的水份(從重量上來說)，但在兩極附近的土壤水份卻高達60%。

廁所

這是一個有點奇怪的地方。處理廢棄物最簡單的方法是把它們用袋子裝起來，然后封口，之后每天燒掉即可這是沒錯。

但利用溫室系統(tǒng)或物理化學過程進行廢物再利用——將其轉化為燃料、水和氧氣，其實理論上說是更有效率的啊。難道他們真的會回去分門別類的封裝上，并貼上寫有宇航員名字的標簽來作為以后的科學研究材料嗎?我無法想象會有誰想要把這些東西帶回地球，或是直接在火星上研究它。你不是去火星上研究你自己的糞便去的，你是要在那里了解火星的好嗎?

不過該片中大部分的情節(jié)還是非常的真實的，結合了虛構和真實兩種敘事元素，而這兩種元素都來自于NASA和其他機構已經完成的和未來在21世紀30年代的探索任務。NASA已經研發(fā)出多項在電影中展示的科學技術。

棲息地

在火星表面，瓦特尼在居住艙Hab內待了相當長的一段時間，這可以說是他遠離地球的家。未來登陸火星的宇航員也需要這樣一個家以避免以飛沙為伴度過火星上的歲月。目前，在NASA的約翰遜航天中心，機組人員就在人類探索研究模擬項目(HERA)中為長航時深空任務做訓練。

植物農場

在《火星救援》中，瓦特尼把居住艙變?yōu)橐粋€自給的的農場，長出的土豆成為第一種火星主食。如今，在近地軌道，生菜是太空中供給最充足的農作物。在國際空間站中，Veggie是一個有效的新鮮食物生產系統(tǒng)。

使用紅、藍、綠光，Veggie能夠使植物生長在一個類似于枕頭的東西里，這是一個擁有基質和肥料以及微孔表面的小袋子，宇航員可以從這里收割食物。

污水再生

在國際空間站上，一滴汗、淚甚至是尿都不會浪費。環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng)無處不在地對水進行再生和循環(huán)，包括尿液，洗手水，漱口水以及其他來源。通過水再生系統(tǒng)(WRS)，水被回收，過濾，準備再次使用。一位宇航員曾舉例說過：“昨天的咖啡會變成明天的咖啡。”

氧氣制造

在國際空間站上，宇航員擁有氧氣制造系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以循環(huán)處理航天器中的空氣并高效穩(wěn)定地提供可供呼吸的空氣。這個系統(tǒng)通過電解反應生產氧氣，把水分子分解成氧分子和氫原子。氧氣被釋放進空氣中，氫氣被排進太空或輸入Sabatier系統(tǒng)。這個系統(tǒng)利用空間站的大氣的剩余副產品來生產水。

火星宇航服

火星的地表環(huán)境并不歡迎人類。大氣中也幾乎沒有任何可供呼吸的氧氣。宇航員在居住艙外采樣和維修時必須穿著宇航服。每天瓦特尼都需要身著宇航服在火星地表進行很長時間的艙外工作，而且更為棘手的是他必須要在火星表面長途跋涉，所以他的宇航服必須足夠靈活、舒適、可靠。NASA正在研發(fā)能夠在火星上使用的宇航服。工程師考慮了從火星漫步到巖石采樣的一切需求。

火星車

一旦人類在火星表面著陸，他們必須在那里居住一年以上才能等到最小地火距離點并返回地球。這樣宇航員就會有大量的時間在周圍地區(qū)開展實驗和探索工作。

但是宇航員必然不能夠被限制在步行距離范圍之內進行考察，為了走得更遠，他們必須擁有一部有力的、可靠的、靈活的火星車。在《火星救援》中，瓦特尼駕駛他的火星車進行過幾次急轉彎。甚至為了生存，他不得不對火星車經行了非傳統(tǒng)的改裝。

在今天的地球上，NASA也正致力于讓“多任務空間探索車”(MMSEV)能夠面對多種環(huán)境。MMSEV已經被用于NASA的模擬任務，用來幫助解決某些機構已經想到的一些可能會發(fā)生的問題，甚至是用于尋找一些可能被隱藏的問題。

離子推進

戰(zhàn)神三號計劃的成員所搭乘的赫密斯號，就是利用離子推進器來完成的地火轉移運輸。核推進比沖高，可以節(jié)省大量的攜帶推進劑，是當前正在研發(fā)的載人深空探索項目的關鍵技術之一。

這個技術允許像NASA的Dawn飛船用很少的燃料去執(zhí)行一些瘋狂的任務。Dawn飛船已經完成了五年多的持續(xù)加速，總加速達到了驚人的25000英里/小時。這比其他飛船的推進系統(tǒng)都要厲害的多。它已經完成了人類對谷神星和灶神星的第一次觀測。

太陽能電池板

火星上沒有加油站，沒有油井，也幾乎沒有風。只有太陽能才能讓宇航員在火星任務中走得更遠。電影中Hermes飛船就使用太陽能列陣來獲得能源，瓦特尼也正是利用了太陽能板才能使自己在火星上成功生存下來。

在國際空間站，4個太陽能列陣能夠提供84-120千瓦的電力，這些能量足夠40個家庭使用。空間站并不需要滿功率使用，然而萬一出現(xiàn)事故，能量冗余反而有助于減少事故的風險。

自2000年以來，太陽能系統(tǒng)一直為空間站提供能源，并處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)下。NASA研制的Orion飛船將帶人類飛向比以往更遠的地方，它也是使用太陽能陣列作為未來任務的能量來源。它的陣列板可以在陽光下獲取能源的同時給鋰離子電池充電。假如Orion飛船在月球的背面——沒有陽光的位置，電池也能為飛船運行提供足夠的能源。