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《火星救援》里的8個(gè)OMG

2016-02-29 09:51
科學(xué)24小時(shí) 2016年2期
關(guān)鍵詞:氫氣宇航員氧氣

與其說(shuō)《火星救援》是科幻片,不如說(shuō)它是一部“太空科技”電影。原著小說(shuō)作者本身就是個(gè)“技術(shù)宅”,電影又得到了NASA的鼎力相助,從修改劇本到提供參考設(shè)計(jì),幾乎可以說(shuō)是NASA的“親兒子”。既然有了地球最頂尖的太空專家坐鎮(zhèn),它還有“錯(cuò)”可挑嗎?

火星真的是電影里的樣子嗎?

電影里的火星就像一個(gè)布滿紅色沙土和巖石的荒漠,攝制組主要在約旦取景,并由CG后期合成,整體環(huán)境與“好奇號(hào)”探測(cè)器發(fā)回的火星照片非常相似。

事實(shí)上,火星就是一顆沙漠行星,并與地球一樣擁有復(fù)雜的地形,有高山、平原和峽谷等。其表面以紅色土壤為主,就像電影中看到的那樣,天空總是灰黃色的。

人類可以在火星上安營(yíng)扎寨嗎?

電影一開(kāi)始,宇航員已經(jīng)在火星待了18個(gè)太陽(yáng)日了,居住艙Hab是他們的大本營(yíng)。這個(gè)居住艙并不是虛構(gòu)的,它的原型是NASA的“人類探索研究模擬裝置”(HERA),宇航員已經(jīng)把該設(shè)施用于模擬國(guó)際空間站的各種任務(wù)了。

火星上空氣稀薄,含氧度也很低(少于0.15%)。電影中,Hab里有氧氣發(fā)生器,可以使用電力把二氧化碳變成氧氣。在國(guó)際空間站上,宇航員也擁有一個(gè)氧氣制造系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)電解反應(yīng)生產(chǎn)氧氣,氧氣被釋放進(jìn)空氣中,氫氣則被排進(jìn)太空或輸入Sabatier反應(yīng)系統(tǒng)——這個(gè)系統(tǒng)利用大氣的剩余副產(chǎn)品來(lái)生產(chǎn)水。

火星上有能吹飛人的大風(fēng)暴嗎?

電影開(kāi)場(chǎng)時(shí)的大風(fēng)暴,是《火星救援》所有故事的起因,卻也是整部電影最不科學(xué)的地方。

火星大氣密度只有地球的1%,大氣壓力也比地球小得多,根本不可能產(chǎn)生電影里那樣劇烈的風(fēng)暴?;鹦巧系拇_常刮沙塵暴,但風(fēng)力大概只相當(dāng)于地球上的微風(fēng)等級(jí)。小說(shuō)作者安迪·威爾當(dāng)然也知道,但為了把馬特·達(dá)蒙一個(gè)人丟在火星,他也只能“不真實(shí)”一次了。

更有趣的是,這場(chǎng)風(fēng)暴的閃電效果還是NASA 行星科學(xué)總監(jiān)詹姆斯·格林建議加上的。

另外,由于大氣稀薄,火星上的輻射特別強(qiáng)。根據(jù)“好奇號(hào)”火星車搭載的輻射評(píng)估探測(cè)器(RAD)發(fā)回的數(shù)據(jù)測(cè)算,宇航員在火星上接受的累計(jì)輻射劑量,相當(dāng)于每星期接受一次全身CT掃描。

火星上可以種植食物嗎?

如果沒(méi)有成功種出土豆,馬克·沃特尼肯定就餓死在火星上了。

其實(shí)在火星土壤成分中,有足夠的鈉、鎂、鋁、磷、鈣和鐵等元素,唯一缺乏的氮,這完全可以通過(guò)人類的大小便補(bǔ)充。所以理論上,火星有水、空氣和養(yǎng)分,完全能種出土豆。

目前,人類已經(jīng)能在太空種植生菜了。

在火星上,一定得燃燒氫氣才能取水嗎?

沃特尼為了有大量的水來(lái)種土豆,用聯(lián)氨(常用火箭燃料)分解出氮?dú)夂蜌錃?,再小心地把氫氣燒掉?lái)提取水。這方法當(dāng)然不是不可能,不過(guò)就像電影里表現(xiàn)的,在密封的環(huán)境里這么做非常危險(xiǎn),一不小心就會(huì)爆炸。

事實(shí)上,NASA前不久已經(jīng)表示,火星部分地區(qū)的土表下埋藏著鹽度極高的液態(tài)水,南北極底下更有冰川??上яR特·達(dá)蒙當(dāng)時(shí)并不知道(其實(shí)是導(dǎo)演來(lái)不及改劇本了),如果下次他再弄個(gè)火星題材的電影出來(lái),應(yīng)該會(huì)選擇挖水吧。

钚真的可以用來(lái)取暖嗎?

火星上非常冷,晝夜溫差在100℃左右,表面平均溫度在-60℃左右。為了解決保暖問(wèn)題,沃特尼挖出了核電池——放射性同位素?zé)岚l(fā)電機(jī)(RTG),利用人造同位素钚-238衰變產(chǎn)生的熱來(lái)取暖。

钚-238能產(chǎn)生出穩(wěn)定的熱量,從而轉(zhuǎn)化為電能。通過(guò)钚-238制造的核電池可以持續(xù)供電長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年,多個(gè)土星、火星探測(cè)器都使用了這種能源。

開(kāi)“敞篷車”可以上太空嗎?

終于到了全片最“不可思議”,可能也是大家覺(jué)得最“不科學(xué)”的部分了。片尾,沃特尼要乘坐升空器離開(kāi)火星,與赫爾密斯號(hào)對(duì)接。為了減輕升空器的重量,JPL的天才們甚至讓沃特尼扔掉了升空器的窗戶和頂蓋,坐著“敞篷車”上了宇宙!多少人看到這一幕時(shí)的內(nèi)心反應(yīng)是:“這也行?!”理論上,這還真的行。

讓我們?cè)俅胃兄x火星稀薄的大氣,按照電影中的設(shè)定,科學(xué)家計(jì)算了沃特尼當(dāng)時(shí)承受的重力加速度應(yīng)當(dāng)是12G。而在地球上,戰(zhàn)斗機(jī)飛行員經(jīng)過(guò)訓(xùn)練大概可承受9~10G的重力加速度。由此可見(jiàn),這一情節(jié)的可能性還是有的,只不過(guò)相當(dāng)危險(xiǎn)。

“探路者號(hào)”可以與地球通訊嗎?

電影里“探路者號(hào)”可是沃特尼的救命恩人,全靠它才與地球取得了聯(lián)系。沒(méi)錯(cuò),在現(xiàn)實(shí)中,這個(gè)小飛船和它攜帶的“旅居者號(hào)”火星探測(cè)車的確是1997年NASA送上去的。NASA表示,這個(gè)探測(cè)器的確有相應(yīng)的接口可供連接電腦,加以改造即可用來(lái)和地球通訊。

說(shuō)到“探路者號(hào)”,就不得不提及它的創(chuàng)造者——電影里存在感很高的那個(gè)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory),簡(jiǎn)稱JPL。乍一聽(tīng)JPL可能有點(diǎn)陌生,但說(shuō)到是“謝耳朵”工作的地方,大家應(yīng)該就能想起來(lái)了吧。JPL在1930年由美國(guó)加州理工學(xué)院的教授西奧多·馮·卡門創(chuàng)建,聯(lián)合創(chuàng)建人包括美國(guó)火箭科學(xué)家杰克·帕和“中國(guó)航天之父”錢學(xué)森。

事實(shí)上,就連《機(jī)器人總動(dòng)員》的主角瓦力也是以JPL的火星探測(cè)器為原型的!JPL 對(duì)人類的貢獻(xiàn)真的不只是發(fā)射火箭和科技創(chuàng)新。

當(dāng)然,如果我們糾結(jié)于每一個(gè)細(xì)節(jié)的話,還能發(fā)現(xiàn)影片里不少夸張的地方。不過(guò),《火星救援》的故事發(fā)生在2035年,我們還有19年的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)它。更何況,已經(jīng)有人開(kāi)始嘗試了!

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