还记得《火星救援》中马克•达蒙扮演的宇航员自己在火星种土豆的场景吗？如今，科幻小说中的情节即将成为现实。英媒称，科学家首次证实在火星土壤上是有可能种出可食用作物的，殖民火星的希望向前迈进了一步。

 

据英国《每日电讯报》网站6月27日报道，荷兰研究人员一直在试图模拟月球和火星的土壤条件，进行农作物栽培实验。

 

瓦赫宁恩大学与研究中心的科学家担心，即便种出了农作物，其重金属含量可能会过高，从而对人类产生有害影响。

 

但事实证明，实验中种出的西红柿、豌豆、小红萝卜和黑麦不仅安全，而且有可能比在地球土壤中种出的更健康。

 

施维格·瓦梅林克博士说：“我们对小红萝卜、豌豆、黑麦和西红柿进行了初步分析，实验的结果充满了希望。我们可以食用它们。”

 

由此可见，《火星救援》中马克•沃特尼在火星上种植蔬菜的情节可成为现实。来自瓦赫宁根大学的生态学家、此次研究的带头人Wieger Wamelink表示：“研究很有成效，我们可以食用自己用“火星土壤”种植的蔬菜，我很好奇那些蔬菜会是什么味道。”

 

美国航空航天局表示，希望在本世纪30年代在火星建立殖民地。欧洲航天局希望更快重返月球。如果要实现这些计划，宇航员需学会自己种农作物。由于遣送宇航员的同时还需要输送大批物资，比如水、食物及其他生活必需品，而宇航员种植作物自给自足则可以减少部分物资成本

 

研究显示，只有小红萝卜的铝、铁和镍含量过高。小红萝卜在月球土壤中的长势也更糟糕。不过，科学家们认为，问题可能只出现在小红萝卜的表面，洗掉外层的土可能就足以使重金属含量降低，并可安全食用。

 

现在不知道的是，重金属的占比在火星和月球这些重力较低的环境中是否还和在地球上一样。只有“实地”实验才能得出结论。

 

研究人员现在打算对青豆、芝麻菜、菠菜和土豆进行实验，并对作物中的维生素、类黄酮和生物碱进行进一步的检测。该项目目前正在进行众筹。

 

《火星救援》中9项真实的NASA科技：

 

一个热爱写作本身，并乐于把自己的科幻小说发上博客的前程序员安迪·威尔（Andy Weir），将一位NASA宇航员搁浅在火星的故事写成了连载。这个故事大受欢迎，最终，安迪·威尔将它改编为一部成功的小说——《火星救援》，其同名电影在2015年十月上映。

 

《火星救援》把关于火星的想象和事实结合在了一起，将故事建立在NASA和其他组织为探索火星所做的共同努力上，并把时间推移至2030年——那时，NASA的宇航员会定期登上火星，并在火星表面上生活一段时间，进行探索工作。尽管小说的故事发生在20年后，NASA实际上已经拥有了电影中出现的许多技术。

 

1、居住舱（Habitat）

 

在火星上，沃特尼（Watney）花了大量的时间呆在居住舱里，他远离家园时的家。未来登陆火星的宇航员也将需要这样的一个家，要不然，宇航员们就得穿着太空服、躺在尘土里度过他们的火星时间。

 

 

 

NASA的人类探索研究模拟器（HERA）是一个模拟外太空居住舱的独立空间。这个两层楼的空间由生活区、工作区、卫生舱和一个模拟气闸组成。在其中，测试对象们需要执行操作任务，完成负载目标，并共同生存14天（很快将计划增加至60天），在孤立环境中模拟未来的任务。宇航员近期也在利用这一设施模拟国际空间站的任务。

 

 

 

2、太空农场（Plant Farm）

 

目前，国际空间站的宇航员可以从货物补给飞船获得足够的食物，有些飞船还是商业公司提供的。但在火星，人们无法依靠地球补给获得食物——即使是用最快的方式运送，也要花上至少九个月。如果人们想要在火星上生存，他们就需要持续的食物来源。因此，他们将需要自己来种植作物。

 

 

 

 

 

在《火星救援》中，沃特尼将他的居住舱变成了一个自给自足的农场，而土豆则成为了火星上的第一项主要农产品。

 

而现在，在地球的近地轨道附近，生菜是最为充足的作物。在国际空间站有一套可应用的新鲜食品生产系统：“Veggie”。使用红、蓝和绿色光，Veggie项目能使植物长在“枕头”上——含有介质和肥料，表层能进行毛细作用的小袋子，并能被宇航员收获。在2014年，宇航员通过这个系统成功种植了“Outredgeous”红色长叶莴苣，并在最近第一次品尝了这种宇宙蔬菜。这是太空种植上重大的一步，同时，NASA也希望进一步扩展作物的数量和种类，以满足未来登陆火星的宇航员的营养需求。

 

 

 

3、水回收（Water Recovery）

 

火星表层上没有任何湖泊、河水或者海洋，如果从地球上运水过去则要花上九个月以上的时间。火星上的宇航员必须创建出自己的供水系统。因为战神3号上的水回收装置，宇宙飞船上的全体成员在火星上没有浪费一滴水，而沃特尼则需要凭借自己的聪明才智，来保证自己在这颗红色的星球上不至脱水，并且生存下来。

 

在国际空间站上，没有一滴汗水、眼泪甚至尿液会被浪费。环境控制和维生系统会回收并循环使用从各种地方采集来的水：尿液、洗手水、口腔清洁时使用的水等等。通过水回收系统（WRS），水被回收、过滤，并重新被投入使用。一个宇航员曾这么说过：“昨天的咖啡就是今天的咖啡。”

 

NASA没有停止过研发水回收新技术的脚步。目前，有研究正在试图提升一次性多用过滤网（用于过滤无机污染物，以及不挥发的有机污染物）的性能，使之成为水回收系统中更具永久性的部件。卤水回收过程则会从尿液蒸馏的“底料”中回收每一滴水。在未来的探索任务中，宇航员对来自地球的水和零部件补给的依赖将会减少。

 

这项科技也被引进给了地球上的一些偏远地区，或者遭受严重自然灾害的地区，来为他们提供清洁的饮水。

 

4、氧气生成（Oxygen Generation）

 

水，食物，庇护所：它们是在地球生存的三项基本要素。然而，还有一个第四要素往往被我们忽视，因为在地球上，这种要素总是可以免费获取——那就是氧气。在火星上，沃特尼可没法跑出门外，呼吸一口新鲜空气。要想活下来，他无论去哪儿都必须随身携带自己的氧气补给。但首先，他得制造出自己的补给。在他的居住舱中，他用的是“氧合机”——种用来自火星升空载具（MAV）的燃料制造机富集的二氧化碳来制造氧气的工具。

 

在国际空间站，宇航员们拥有氧气生成系统，它对空间站内的空气进行再处理，高效、可持续地为宇航员们不间断提供可呼吸的空气。这种装置通过电解过程，将水分子中的氢原子和氧原子分离。其中，氧气被释放到空气中，而氢气则会被丢弃到宇宙中，或者被送入萨巴捷系统——种从空间站大气的副产品中提取水的系统。

 

5、火星宇航服（Mars Spacesuit）

 

火星表面对于人类来说可并不怎么适宜。那里大气温度非常低，也几乎没有可以呼吸的空气。在居住舱外的火星表面采集样本、维护设施时，宇航员要想活下来，宇航服是必不可少的。

 

 

 

 

 

在他度过的那些火星日（sol，也就是火星上的日出日落一周期）中，马克·沃特尼经常穿着宇航服工作，他最后还需要在火星上长途旅行。因此他的宇航服应当是灵活、舒适而可靠的。

 

现在，NASA正在研究可用于火星探索的宇航服技术。从穿越火星地貌到采集岩石样本，设计工程师需要考虑到宇航员在火星上所需执行的一切任务。

 

Z-2和Prototype eXploration宇航服是NASA设计的新型宇航服样本，它们运用了新技术解决了一些独特的问题，日后，这些技术将会被用于首批登上火星的宇航员们所穿的宇航服上。它们分别用于解决不同的技术缺口——也就是宇航服完成火星任务所缺失的功能。宇航服设计工程师在硬复合材料和纤维间进行权衡，寻找耐用性和灵活性的平衡。

 

行走在火星中的一大挑战是火星上的尘土。在火星表面行走后，火星的红色土壤如果被带入了宇宙飞船内，会对宇航员和舱内设施造成影响。为了应对这一问题，新宇航服的背后加上了宇航服接口（suitport）的设计，这样，宇航员们就可以从舱内快速跳进宇航服，将宇航服留在舱外，从而使室内保持清洁。

 

 

 

6、火星车（Rover）

 

当人们降落到火星上之后，他们至少要在火星上呆上一年时间，以等待火星和地球运行到回程距离最近的位置。这一点给了宇航员们大量的时间进行实验、探索周围环境，然而，他们不会愿意把探索范围限制在步行可及的区域内。因此，宇航员需要使用稳健、可靠、功能多样的火星车，前往更遥远的地方。

 

在《火星救援》中，沃特尼开着他的火星车跑了好几趟，他甚至还对他的火星车进行了一些不怎么正统的改装，好让自己生存下来。

 

 

 

 

 

今天，在地球上，NASA正在使用多任务太空探索车（MMSEV），为可能遇到的一切情况做准备。MMSEV已被用于NASA的模拟任务项目，以帮助解决NASA已经知晓的问题，发掘尚未发现的问题。这项技术的用途十分广泛，可被用于支持未来探索小行星、火星、火星的卫星及其他类型的任务。目前，MMSEV已经为解决诸如行驶距离、快速进出和辐射保护等问题发挥了作用。为了保证探测器的机动性，一些版本的探测器装备了6个转向轮。这样，即使有一个爆胎，只要向上收起出了问题的轮胎，火星车依旧可以正常运作。

 

7、离子引擎（Ion Propulsion）

 

《火星救援》中，在往返火星的旅途中，战神3号上的宇航员们在赫尔墨斯号宇宙飞船上生活了几个月的时间，使用离子引擎这种有效的推进方式，穿越了将近5亿千米的空间。离子引擎的工作方式是向氩气或者氙气通电，以大约每小时35万公里的高速释放出离子。宇宙飞船受到的力像微风一般轻柔，但通过年复一年的持续加速，飞船最终可以达到惊人的速度。离子推进还允许飞船多次改变它的轨道，然后脱离轨道，奔向另一个遥远的世界。

 

 

 

这项技术使NASA今天的航天器，比如曙光号探测器，得以尽可能地减少燃料的消耗，并能够完成一些疯狂的轨道变换。曙光号目前已经完成了超过五年的持续加速，累计速度变化达到了每小时40000千米，超过了任何只靠自身推进系统推进的宇宙飞船。一路上，它完成了人类对矮行星灶神星以及小行星谷神星的第一次造访。

 

8、太阳能电池板（Solar Panels）

 

火星上没有加油站，没有发电厂，同时也几乎没有风能。对这颗红色星球上的载人任务来说，太阳能能帮上宇航员们的大忙。《火星救援》中，赫尔墨斯号宇宙飞船使用了太阳能电池阵来发电，而马克·沃特尼不得不采取一些非传统的方式使用太阳能板，来维持自己的生存。

 

 

 

在国际空间站，四套太阳能电池阵能够产生84到124千瓦的电力——足够向四十户人家进行供电。空间站并不需要那么多的能量，但如果出了差错，冗余能够有助于降低风险。空间站的太阳能发电系统是非常可靠的，自首批宇航员在2000年登陆至今，空间站一直安全地向宇航员们提供着电力。

 

NASA的猎户座飞船——一艘将会带着人们到达前所未有距离的飞船——也将会使用太阳能电池阵列来执行日后的任务。在阳光下时，电池阵列能收集能源，为船上的锂离子电池充电。在没有阳光的情况下——比如在月球背后运行时——仍然会有足够的能量供猎户座飞船运作。

 

 

 

9、放射性同位素热电发生器（RTG）

 

40多年来，NASA已经安全地使用放射性同位素热电发生器（RTGs），为包括阿波罗登月计划在内的二十多个任务提供了电力。“好奇号”火星车，以及即将升空的火星2020探测器等航天器使用的则是经过改进的新一代发电装置。

 

RTG是一种将钚-238的自然放射性衰变的热量转化为可靠电力的“太空电池”。“好奇号”上的RTG产生的电力不超过110瓦特——仅仅略高于普通的灯泡所需的电力。

 

在《火星救援》中，宇航员们把基于钚的RTG能源埋在离他们的居住舱很远的地方，以防核泄漏发生。就像电影中所说的一样，为了避免任何可能的泄露，钚-238本身就有几层坚固而先进的材料，即使经历了严重事故也不至于泄露。RTG主要发出阿尔法射线，它只能在空中移动几厘米，也并不会穿透衣服或者人类皮肤。只有当它被分解成微粒或蒸发，并被吸入或摄入的时候才会对人类的健康产生危害。这种同位素是以陶瓷形式制造的，特别地是，它不溶于液体，因此，被吸入和摄入的可能性实际上是微乎其微的。

 

在现实中，火星环境的自然辐射比RTG产生的辐射要大多了。从外太空落到火星上的电离辐射雨对人类的健康也更加有害。目前，NASA的火星任务也正在分析火星上的辐射环境，好让任务规划者为未来的宇航员设计保护措施。

 

未来的探险家需要在到达火星之前，确保有可靠持久的能源保证他们的生存。电力系统可能包括由更有效的放射性同位素发电系统、太阳能、燃料电池和核裂变组成的一系列组合。