《火星救援》中的科學與不科學

《火星救援》中的科学与不科学

《火星救援》中的科学与不科学
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雷德利·斯科特的大熱科幻電影《火星救援》恰巧展現了人們在火星上發現了水的存在,這使我們提出一個問題——從技術上來講,這有多少真實性?一位著名的宇航工程師給出了他的意見。整體而言,這是一部很好的電影,儘管存在一些失誤,但它是第一部真正描述火星的電影。這是第一部試圖通過真實的環境來講述人類努力探索火星,並與惡劣的太空環境做鬥爭的故事,而不像那些以火星背景為設定,實際上卻是槍擊或恐怖題材的電影。這部電影裡也沒有任何腦洞大開的元素:沒有怪物,沒有魔法,沒有納粹。然而它也確實存在一些科學上的失誤。編譯:Carol 作者:RobertZubrin 原文來源:《TheGuardian》

大風暴

大風暴是完全不可能出現在火星上的現象。因為火星的氣壓很低,只有地球的百分之一。換言之,即使火星的風速達到100公里/小時(這是可能的,雖然在地面非常罕見),其實風力也就相當於地球上10公里每小時的風力,這點風也只夠放個風箏,並不足以把人吹倒。

宇宙飛船

從火星軌道航天器的圓環直徑和旋轉速度來看,可以確定這種設計的確能夠人工創造出一個介於火星與地球之間的重力,所以模型的構建基本是科學的。只是這艘飛船實在是太大、太複雜,而且成本也十分高昂。建造飛船並不是為了讓人們坐在上面參觀火星,而是為了把一小群地球上的專家送上火星,然後把能夠提供參考的有效數據帶回來。或許在未來的某一天,我們可以看到這樣的飛船,就像哥倫布遠航的幾百年後才有的遠洋客輪那樣。但如果當初哥倫布在他那個時代就有遠洋巨輪了,恐怕他也就不會想著去任何地方了吧。

重力

火星的重力大約只有地球的三分之一,這對於宇航員來說是件好事,因為你穿著厚重的太空服,卻不會感受到它的重量。如果有個150磅的人穿著150磅的外衣,在火星上就只有100磅,比在地球上這個人本身的重量還輕。然而電影裡並沒有考慮到宇航員在火星體重變輕的這個事實,影片中的宇航員即使是在最初爬樓梯的場景中,也沒有表現得更輕盈一些。

自制水資源

馬特·達蒙飾演的角色選擇從火箭燃料中分解出氮和氫,然後他把氫氣和氧氣混合在一起燃燒生成了水。毫無疑問,這種方法是可行的,但是如果換作我被困在火星上,應該只會想到從土壤中找水吧。水在火星上以其自然狀態存在於冰、凍土層或者浸泡在土壤中。雖然從重量上來說,在低緯度上土壤內僅有約5%的水分,但在兩極附近的土壤中水分卻高達60%。火星人並不會從地球上進口氫氣混合珍貴的客艙氧氣來燃燒生成水,他們會直接把水從土裡烤出來。

廁所

這是一個有點奇怪的地方。處理廢物最簡單的辦法就是用袋子把它們裝起來,然後封口,接著每天把它們燒掉就可以了,我們在北極探險的時候就是這麼做的。但是利用溫室系統或者物理化學過程進行廢物再利用——將其轉化為燃料、水和氧氣,實際上會更加有效率。難道他們真的會去分門別類地封裝,並且貼上帶有宇航員姓名的標籤作為以後的科學研究材料嗎?我無法想象會有人想要把這些東西帶回地球,或者直接在火星上研究它。你並不是去火星上研究你的糞便的好嘛,你是去研究火星的!

書呆子的天才解決方案

在電影中有一點是科學的,也許製片人知道這個故事,就是書呆子的那個角色(由康納德·格羅弗飾演)想出了重力輔助軌跡的搶救任務。也許它看起來只是好萊塢的一個設定,但實際上這個人物是有歷史基礎的。這個人就是邁克爾·米諾維奇,他是20世紀60年代美國宇航局噴氣推進實驗室的一名軌跡分析師,他提出了重力輔助的想法,後來這個想法成為了以木星、土星、天王星、海王星為目的地的旅行者計劃的基礎。其實最開始沒有一個人相信他,因為他只是一個非常初級的工程師,這一點和電影的角色設定類似。方案決策者通常是那些曾經是工程師,但已經有一段時間不再從事這個職業,並且不再那麼擅長數學的人。所以米諾維奇必須演算給他們看,並使他們相信這個方法是可行的。

從火箭上拆卸窗戶

你真的需要拆卸火箭上的窗戶才能在火星上生存下來嗎?這是一個有意思的問題。火星上的大氣是非常薄的,那麼你能在飛得太快以至於大氣成為威脅之前到達大氣無關緊要的高度嗎?這取決於推力剖面。現在問題是,在哪個海拔高度他們能達到1千米/秒的速度?好的,我們來算算看:1000米每平方秒,除以……(祖布林嘟囔一些方程式)……在這種情況下你想走慢一點,那麼我們用1G的加速度,好,我們試試看(更多嘟囔)……50千米。所以用一個緩慢加速度1G從火星出發,在你以1000m/s的速度行駛前,你會到達50千米的海拔高處。所以我更傾向這一點是科學的。

NASA的通信

NASA會不會告訴其他宇航員沃特尼(馬特·達蒙飾演)其實還活著?或者這樣說吧:他們沒有告訴你哥倫比亞宇航員所有事情(2003年哥倫比亞號航天飛機失事,七名宇航員遇難),而且不幸的是,他們沒有給那些宇航員最好的機會去解決他們的問題。我不知道如果那些宇航員掌握了所有信息是否能夠拯救他們自己,但他們確實應該需要得到所有的信息。我覺得不現實的是,你讓整個地球都知道沃特尼還活著,但星際飛船上的船員卻不知道。這種情況在現實中是不可能的,因為國際太空站的工作人員可以發郵件給你,並非所有通信都需要通過任務控制,這樣一來,他們就能夠儘快和他們家裡的親人取得聯繫。有宇航員能夠直接聯繫地球上的人是非常有用的。如果他們正在探索火星並發現了一種十分奇怪的礦產,就可以直接把消息傳到地球上,能夠和任何一個地方的任何一所大學的教授取得聯繫,並詢問他們:“這是一種化石?一種礦物?你怎麼看?”或者說,“我該如何重啟我的電腦?”如果這一切通過一個人在任務控制中心進行控制,那麼其所隔離的宇航員會遠遠超過必要的數量。

結語

雖然如今美國的太空計劃已經被凍結,但是NASA表示,計劃在2043年把人類送到火星上去,這可以說已經是推遲到下一代人的事情了。與1961年把人類送上月球時相比,我們已經距離把人類送上火星非常近了。2017年的春天,奧巴馬的繼任者應該會和1961年的肯尼迪一樣有勇氣和決心地說:我們會在他/她的第二個任期結束前登上火星。這是一種政治意願,也是《火星救援》的真正意義所在。這就像是在說:“我們可以做到!只要我們願意去思考,就一定能夠戰勝這些困難!”

注:RobertZubrin博士是航天航空工程師,是人類探索火星的倡導者。他是火星協會的創始者兼總裁,也是《火星直擊》作者之一,這是一種已經被NASA廣泛採用,並被《火星救援》採用的載人火星探測策略。


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