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宇航員慘遭小伙伴遺棄，在火星獨力求生一年的科幻故事惭聂，被好萊塢拍成《火星救援》辜纲，上映一周全球吸金2億美元票房。和去年的文藝大片《星際穿越》相比杀糯，紀錄大片《火星救援》充滿了大量扎實的技術(shù)細節(jié)固翰，深受理工男喜愛骂际。
與其說這是一部科幻大片冈欢，倒不如說這是NASA與好萊塢合謀的一部科教宣傳片凑耻，因為其中的大部分科技都是真實的香浩，而NASA真的計劃在20年后把人送上火星弃衍，屆時執(zhí)行的就是影片中的任務镜盯。
如果你看電影時足夠細心的話速缆，應該會想到了什么——沒錯艺糜，片中故事的發(fā)生時間破停，正是2035年真慢。
一：居住艙（Habitat）
在火星表面，男主馬克·沃特尼（馬特·達蒙飾演）大部分時間待在居住艙聽歌础倍，這是他遠離地球的家沟启。以窗外飛沙為伴美浦，度過一個個火星日浦辨。
NASA的人類探索研究模擬器（HERA）是一個模擬外太空居住艙的獨立空間流酬。這個兩層樓的空間由生活區(qū)芽腾、工作區(qū)摊滔、衛(wèi)生艙和一個模擬氣閘組成艰躺。在其中腺兴，測試對象們需要執(zhí)行操作任務页响，完成負載目標闰蚕，并共同生存60天枕扫，在孤立環(huán)境中模擬未來的任務烟瞧。
二：太空農(nóng)場（Plant Farm）
貨運飛船可以給國際空間站提供食物强岸，然而火星上的宇航員可叫不了星際外賣砾赔，因為運輸至少需要九個月暴心。他們必須自己種莊稼作為穩(wěn)定的食物來源专普。
在《火星救援》中，馬特·達蒙把居住艙變?yōu)橐粋€自給自足的農(nóng)場大棚筋粗，用合成水澆灌的土豆成為第一種火星主食娜亿。土豆是畝產(chǎn)淀粉最高的作物买决，但缺點是需要大量的灌溉督赤。片中馬特·達蒙生產(chǎn)水的方法够挂，是用聯(lián)氨（常用火箭燃料）在銥催化下分解成氮氣和氫氣藕夫，然后小心地燃燒氫氣獲得水毅贮。
之前發(fā)射的勇氣號滩褥、機遇號等火星探測器表明，火星土壤中有足夠的鈉鎂鋁俗孝、磷鈣鐵赋铝，只是缺乏氮沽瘦，而這正是人類糞便中的豐富成分。所以馬特·達蒙用自己的便便給土豆施肥的確可行良哲。
現(xiàn)在國際空間站中已經(jīng)可以種菜了筑凫。使用紅漏健、藍蔫浆、綠光作為光合作用的能量來源瓦盛，植物生長在一個個類似枕頭的小袋子里外潜，內(nèi)含基質(zhì)和肥料处窥，表層有微孔進行毛細作用滔驾。2014年，宇航員使用這個太空種植系統(tǒng)種出了紅生菜绕德，標志著太空農(nóng)業(yè)的巨大進步耻蛇。
三：再生水（Water Recycling）
火星表面沒有湖泊跃捣、河流或者海洋枝缔，也不能指望從地球運水。無論在太空還是火星灵临，一滴汗宦焦、淚甚至是尿都不會浪費顿涣。
在國際空間站精堕，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)歹篓，包括尿液庄撮，洗手水洞斯，漱口水以及其他來源烙如。通過水再生系統(tǒng)（WRS）厅翔，水被回收過濾再次使用刀闷。某宇航員委婉地舉例：“今天的咖啡（niao）就是明天的咖啡甸昏∈┟郏”
四：氧氣發(fā)生器
對于宇航員翻默，最不可或缺的不是水和食物修械，而是一分鐘都離不開的——氧氣。
在火星上，馬特·達蒙隨身攜帶氧氣發(fā)生器哄芜，這是一個利用火星升空飛行器（MAV）的燃料發(fā)電機把二氧化碳變成氧氣的系統(tǒng)认臊，系統(tǒng)通過電解反應美尸，從水分子中分解氧氣师坎。
五：火星宇航服（Mars Spacesuit）
火星不歡迎人類。沙塵暴袱箱、嚴寒发笔，沒有任何可呼吸的空氣。穿著宇航服在艙外采集樣本捻激，甚至在火星表面長途跋涉胞谭，靈活可靠的宇航服必不可少调俘。
NASA正在研發(fā)能夠支持在火星使用的宇航服，抵御瘋狂的火星沙塵袖牙，適合從火星漫步到巖石采樣的一切需求侧巨。宇航服設(shè)計工程師在硬復合材料和纖維間進行權(quán)衡，尋找耐用性和靈活性的平衡鞭达。NASA最新的標準宇航服Z-2，有朝一日將穿在第一個登陸火星的宇航員身上皇忿。
六：火星車（Rover）
一旦宇航員在火星著陸畴蹭，他們至少得在那里居住一年以上，在周圍地區(qū)開展實驗和探索工作鳍烁，等到地球和火星運行到最小距離點時返回地球叨襟。為了走得更遠幔荒，他們需要一部超級耐操的太陽能電動SUV——火星車。
片中掂墓， 馬特·達蒙駕駛他的火星車在異星荒漠縱橫3200公里，甚至對火星車經(jīng)行了非傳統(tǒng)的改裝偿荷，把居住艙的大部分家當都拖上了車寺庄。
在今天的地球上亮靴，火星車叫做“多任務空間探索車”（MMSEV）。雖然造型不如電影中酷炫，但基本結(jié)構(gòu)和功能是完全相同的。和早期不載人的小型火星探測車一樣，火星車具備經(jīng)典的6組輪胎設(shè)計，在崎嶇的火星地表能夠任性地翻山越嶺。如果一個輪胎爆胎奖地，會自動升起輪胎然后繼續(xù)行駛隆判。
七：離子引擎（Ion Propulsion）
在《火星救援》中， 赫爾墨斯號飛船需要9個月時間往返火星，使用離子推進引擎穿越了將近5億千米的空間。
離子推進是將氬氣或者氙氣電離，并以35萬公里/小時的高速噴出。最初的推進像微風一般輕柔，但通過年復一年的持續(xù)加速支鸡，飛船終將達到驚人的速度裆针。更重要的是耘婚，離子引擎的燃料利用效率是傳統(tǒng)化學燃料發(fā)動機的10倍。
今天嗅榕，這項技術(shù)使NASA于2007年發(fā)射的黎明號（Dawn）無人探測器完成了超過五年的持續(xù)加速，達到了每小時4萬公里嘲碱，超過了現(xiàn)有的任何飛船扶欣。一路上髓绽，它已經(jīng)完成了人類對灶神星、谷神星的第一次造訪忌卤。
八：太陽能電池板（Solar Panels）
火星上沒有加油站和發(fā)電廠，也幾乎沒有風晶默，只有太陽能幫上大忙。在陽光下時蝴悉，光伏轉(zhuǎn)換陣列收集能源，為鋰離子電池充電雏逾。
國際空間站的四套太陽能電池陣列能產(chǎn)生84~124千瓦的電公你，相當于地球上四十戶人家的用電量税肪。其實空間站并不需要那么多的電灸叼，但如果出了問題你画，冗余系統(tǒng)有助于降低風險。
太陽能發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟沿彭，自首批宇航員在2000年登陸至今，空間站一直安全地向宇航員們提供著電力牵祟。
九：引力彈弓（Gravitational Slingshot）
影片中坪哄，當救援計劃一再受挫，改變男主命運的天才人物終于出現(xiàn)了：黑人小哥蜒什。
作為一名軌道工程師尿庐，黑人小哥的絕妙點子是讓即將返航的赫爾墨斯號飛船過家門而不入皮假，從地球背面轉(zhuǎn)一圈再出發(fā)到火星航闺，利用引力彈弓效應（和地球交換動量）變軌并提高速度。這是當今航天領(lǐng)域的常識，也是科幻小說中的慣用伎倆通今，連看熱鬧的科幻迷都能想到。不過影片中居然連NASA高層都需要小哥科普才明白褂乍，還裝模做樣地動用了超算中心驗證計算持隧，只是為了戲劇效果+觀眾科普。
圖為片中赫爾墨斯號飛船采取的軌道逃片。綠色是任務開始時從地球到火星的軌道屡拨，黃色是第一次離開火星的軌道，它在圖中*號處開始變軌褥实，在數(shù)字3處利用地球引力大幅改變軌道呀狼，在4處飛越火星，救回男主损离。
十：放射性同位素熱電發(fā)生器（RTG）
RTG是一種將放射性同位素钚-238的輻射熱量轉(zhuǎn)化為電力的“太空電池”哥艇，發(fā)電功率可達110瓦（好奇號火星車），其實只能點亮一只普通燈泡僻澎。為什么渾身高科技逼格的宇航員要帶這么low的電池呢她奥？因為RTG電池用的是核能瓮增，用上幾百年都不會沒電！
在影片中哩俭，宇航員們把钚RTG埋在離他們的居住艙很遠的地方，以防核泄漏發(fā)生拳恋。其實凡资，RTG本身有堅固的防護層，即使遭遇嚴重事故也不至于泄露谬运。RTG主要發(fā)出阿爾法射線隙赁，并不會穿透衣服或者人類皮膚，只有當它被分解成微涟鹋或蒸發(fā)伞访，并被吸入或攝入的時候才會對健康產(chǎn)生危害。而這種同位素是以陶瓷形式制造的轰驳，不溶于液體厚掷，因此被吸入和攝入的可能性微乎其微。
現(xiàn)實中级解，在火星上提心吊膽地擔心核泄漏是沒有意義的冒黑。火星環(huán)境中的自然輻射比起RTG產(chǎn)生的輻射勤哗，對健康危害要大得多抡爹。除了輻射，還有沙塵暴芒划、宇航服破裂冬竟、被小伙伴遺棄等各種死法……
2030：火星漫游
科教宣傳片拍完了，NASA的下一步計劃是玩真的：2030年前后將人類送上火星民逼，早已登上了NASA的時間表泵殴。參考NASA于10月8日的公開報告：《火星之旅：探索太空的下一階段》（Journey to Mars: Pioneering Next Steps in Space Exploration）。
早在2000年缴挖，NASA就把國際空間站作為未來太空探索的基地袋狞。國際空間站離地球400公里，作為太空中的補給站再合適不過映屋。未來10年苟鸯，NASA將在地球與月亮之間建立實驗基地，測試外太空居住系統(tǒng)棚点。最終目的早处，就是讓宇航員在2030年首次完成火星登陸。
再往后瘫析，SpaceX很可能會啟動霸道總裁埃隆·馬斯克雄心勃勃的火星移民計劃：把100萬地球人帶上火星砌梆，建立一個新的文明默责。2013年，火星移民被荷蘭人巴斯·蘭斯多普包裝成“火星一號”的騙局咸包，通過商業(yè)炒作風靡世界桃序，騙了近10萬人，“去火星”一度成為人們的笑柄烂瘫。但是對于還未出生的下一代人來說媒熊，這顆紅色星球?qū)⒉粌H僅是夢想。
坐著SpaceX飛船去火星上開特斯拉坟比，將會是怎樣一種體驗芦鳍？
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