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《火星救援》里的8个OMG

2016-02-29

科学24小时 2016年2期
关键词:氢气宇航员氧气

与其说《火星救援》是科幻片,不如说它是一部“太空科技”电影。原著小说作者本身就是个“技术宅”,电影又得到了NASA的鼎力相助,从修改剧本到提供参考设计,几乎可以说是NASA的“亲儿子”。既然有了地球最顶尖的太空专家坐镇,它还有“错”可挑吗?

火星真的是电影里的样子吗?

电影里的火星就像一个布满红色沙土和岩石的荒漠,摄制组主要在约旦取景,并由CG后期合成,整体环境与“好奇号”探测器发回的火星照片非常相似。

事实上,火星就是一颗沙漠行星,并与地球一样拥有复杂的地形,有高山、平原和峡谷等。其表面以红色土壤为主,就像电影中看到的那样,天空总是灰黄色的。

人类可以在火星上安营扎寨吗?

电影一开始,宇航员已经在火星待了18个太阳日了,居住舱Hab是他们的大本营。这个居住舱并不是虚构的,它的原型是NASA的“人类探索研究模拟装置”(HERA),宇航员已经把该设施用于模拟国际空间站的各种任务了。

火星上空气稀薄,含氧度也很低(少于0.15%)。电影中,Hab里有氧气发生器,可以使用电力把二氧化碳变成氧气。在国际空间站上,宇航员也拥有一个氧气制造系统。这个系统通过电解反应生产氧气,氧气被释放进空气中,氢气则被排进太空或输入Sabatier反应系统——这个系统利用大气的剩余副产品来生产水。

火星上有能吹飞人的大风暴吗?

电影开场时的大风暴,是《火星救援》所有故事的起因,却也是整部电影最不科学的地方。

火星大气密度只有地球的1%,大气压力也比地球小得多,根本不可能产生电影里那样剧烈的风暴。火星上的确常刮沙尘暴,但风力大概只相当于地球上的微风等级。小说作者安迪·威尔当然也知道,但为了把马特·达蒙一个人丢在火星,他也只能“不真实”一次了。

更有趣的是,这场风暴的闪电效果还是NASA 行星科学总监詹姆斯·格林建议加上的。

另外,由于大气稀薄,火星上的辐射特别强。根据“好奇号”火星车搭载的辐射评估探测器(RAD)发回的数据测算,宇航员在火星上接受的累计辐射剂量,相当于每星期接受一次全身CT扫描。

火星上可以种植食物吗?

如果没有成功种出土豆,马克·沃特尼肯定就饿死在火星上了。

其实在火星土壤成分中,有足够的钠、镁、铝、磷、钙和铁等元素,唯一缺乏的氮,这完全可以通过人类的大小便补充。所以理论上,火星有水、空气和养分,完全能种出土豆。

目前,人类已经能在太空种植生菜了。

在火星上,一定得燃烧氢气才能取水吗?

沃特尼为了有大量的水来种土豆,用联氨(常用火箭燃料)分解出氮气和氢气,再小心地把氢气烧掉来提取水。这方法当然不是不可能,不过就像电影里表现的,在密封的环境里这么做非常危险,一不小心就会爆炸。

事实上,NASA前不久已经表示,火星部分地区的土表下埋藏着盐度极高的液态水,南北极底下更有冰川。可惜马特·达蒙当时并不知道(其实是导演来不及改剧本了),如果下次他再弄个火星题材的电影出来,应该会选择挖水吧。

钚真的可以用来取暖吗?

火星上非常冷,昼夜温差在100℃左右,表面平均温度在-60℃左右。为了解决保暖问题,沃特尼挖出了核电池——放射性同位素热发电机(RTG),利用人造同位素钚-238衰变产生的热来取暖。

钚-238能产生出稳定的热量,从而转化为电能。通过钚-238制造的核电池可以持续供电长达数十年,多个土星、火星探测器都使用了这种能源。

开“敞篷车”可以上太空吗?

终于到了全片最“不可思议”,可能也是大家觉得最“不科学”的部分了。片尾,沃特尼要乘坐升空器离开火星,与赫尔密斯号对接。为了减轻升空器的重量,JPL的天才们甚至让沃特尼扔掉了升空器的窗户和顶盖,坐着“敞篷车”上了宇宙!多少人看到这一幕时的内心反应是:“这也行?!”理论上,这还真的行。

让我们再次感谢火星稀薄的大气,按照电影中的设定,科学家计算了沃特尼当时承受的重力加速度应当是12G。而在地球上,战斗机飞行员经过训练大概可承受9~10G的重力加速度。由此可见,这一情节的可能性还是有的,只不过相当危险。

“探路者号”可以与地球通讯吗?

电影里“探路者号”可是沃特尼的救命恩人,全靠它才与地球取得了联系。没错,在现实中,这个小飞船和它携带的“旅居者号”火星探测车的确是1997年NASA送上去的。NASA表示,这个探测器的确有相应的接口可供连接电脑,加以改造即可用来和地球通讯。

说到“探路者号”,就不得不提及它的创造者——电影里存在感很高的那个喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory),简称JPL。乍一听JPL可能有点陌生,但说到是“谢耳朵”工作的地方,大家应该就能想起来了吧。JPL在1930年由美国加州理工学院的教授西奥多·冯·卡门创建,联合创建人包括美国火箭科学家杰克·帕和“中国航天之父”钱学森。

事实上,就连《机器人总动员》的主角瓦力也是以JPL的火星探测器为原型的!JPL 对人类的贡献真的不只是发射火箭和科技创新。

当然,如果我们纠结于每一个细节的话,还能发现影片里不少夸张的地方。不过,《火星救援》的故事发生在2035年,我们还有19年的时间来实现它。更何况,已经有人开始尝试了!

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