2034火星手记

老虎

火星飓风

我叫王二，忠贞不二的二，男，是移居火星的第一代地球移民。我的专利曾用于废弃油井，收集页岩气。也正是因为在钻探技术上有点研究，我在2033年被美国国家航空航天局（NASA）选上，第一批派往火星。还有一个原因，是我真心想来这儿。21世纪初期，曾有很多中国年轻人为了躲避高房价或工作压力，离开打拼已久的一线大城市，中国史书称之为“逃离北上广”，这个进程持续到21世纪二三十年代。我总觉着，既然要躲，就躲远点。离开北上广，回到家乡，会有一大帮人觉得你不仅另类而且傻逼，大城市那么好居然还往回跑。然后他们觉得你这人既然回来了就别装了，酒桌麻将洗脚规矩都得懂点。如果你大龄未婚，偏偏又拒绝他们给你介绍对象，过几天你不孕不育或有关性取向的传闻就会不胫而走。能忍这些，你就忍，忍不了，就跟我来火星吧。怕孤独？地球倒是人多，跟你是不是孤独有个毛关系。

2012年2月16日，NASA的火星勘测轨道飞行器第一次拍到火星表面尘卷风的清晰照片。当时科学家根据照片测算出那个尘卷风高度超过790米，直径大约在30米左右。我们登陆火星后，经常看见这种卷着尘土的大旋风，很多都比这个大，高度超过两三千米的都有，特别是在高纬度地区。在刮尘卷风的时候，你最好不要指望着出舱作业。如果大旋风把你卷到千八百米高，再摔下来，你就惨了，尽管这里的重力加速度只有地球的四分之一。

火星尘卷风的形成原理其实和地球陆地上的旋风差不多。区别是，火星大气稀薄，总质量总共还不到地球的1%，天气好的时候，被阳光直接穿透，地表温度上升极快。贴近地面的空气被迅速加热后，流向中心部位，与下沉冷空气产生强大对流，风速可超过每秒30米，相当于15级飓风。所以从强度上看，地球上的风根本不值一提。

巨大的火星尘卷风将大量沙尘带到高空，有那么一段时间空气会变得比较干净，能见度也会更好。如同很多年前NASA专家预测的那样，这是个大好机会，各类火星探测器和我们住所的太阳能收集瓦能获得更多的直射阳光，产生的热量不仅可以用来发电，还可以用来给住所的“墙体”保温。但事情总是一分为二的，某一天的尘卷风不能太多，否则大量的细微沙尘被带到高空后，会混沌上层大气，日照强度不但不会升高，还会降下来，影响太阳能电池的工作效率。因此，我们在火星的生活除了靠太阳能提供能源，另有一套核电系统，以备不时之需。我们的火星通勤车，也兼有太阳能帆板与放射性同位素热电发生器（核电池），实现双保险。像当年人们津津乐道的“好奇”号火星探测器，也装备了这种类似的核电池。

扯远了。在地球上，农民晴天干活，阴天收工。在火星上，特别在高纬度地区，多少有点不一样，晴天要是没有尘卷风还凑合。但是尘卷风什么时候开刮，我们暂时还摸不准，只能等到大风散去，天刚“阴”还不太阴的时候赶紧出舱作业——因为火星缺乏大气环流，所以除了下干冰雨，天色放晴很不容易。说到出舱作业，比如“修房子”，需要看看是不是有大块的砂石蹭花了我们“家”的太阳能收集瓦，各种探测设备的保护罩是不是完好，各种管线是否通畅等等。再比如像今天这样，我要和同伴鲍曼开着火星车，去200米外回收货运飞船从地球给我们带来的补给品。

“蔬菜大棚”

原谅我叨逼叨。我们在火星上的“家”人口暂时不多，算上我一共2男2女，来自中美俄德4个国家，互相交流暂时只能靠英语。我已经好久不说汉语，一打开话匣子就搂不住。

我们管自己在火星上的“家”叫“蔬菜大棚”，这个名字是我起的，很快就得到了大家的认同。在地球的时候，我曾经专门到北京航空航天大学的“月宫一号”生物再生生命保障系统中进行了专门培训。这么长而拗口的专业词，一定是学理工科的孩子弄出来的，严谨，有逻辑，而且一定很难懂。我这么说你就明白了，“月宫一号”在2014年的时候还是一套两居室，一间住人，一间种植物，几年后又增加了一间，用于太空条件下的微重力研究，变成了三居。整个“月宫一号”相对于外界是密闭的，某种程度上，种植物那间才是核心。植物除了为参试志愿者提供粮食和蔬菜，还能通过光合作用产生氧气，通过蒸腾作用产生纯净的饮用水。残枝败叶能做植物的肥料，还能用来养志愿者们吃的黄粉虫。同样，志愿者呼出的二氧化碳回馈给植物，参与光合作用。志愿者的固体排泄物和生活垃圾经过微生物降解，水分析出，碳元素产生二氧化碳；尿液和生活废水经过生物净化。降解剩下的固体残渣含有大量的氮磷钾和有机质，经过发酵设备，变成肥料，成为植物的“营养品”。水和二氧化碳则返还给植物吸收。这样，整个系统实现自给自足、自产自销、自力更生。

我们在火星上的“家”借鉴了“月宫一号”的某些原理，也可以说是参照了更早、规模超大的“生物圈2号”。“蔬菜大棚”利用种植农作物解决部分食物、供水和供氧问题，同样人体排泄物、生活垃圾和呼出的二氧化碳也实现了完全的回收。和“月宫一号”或“生物圈2号”的根本区别是，我们并不生活在密闭空间里，而是和火星环境存在着某种程度的交流。2014年，NASA提出“现场资源利用”战略，并随后展开一系列试验，到2020年已经可以将火星上的二氧化碳转化成氧气。如今造出来的新鲜氧气被输送到“蔬菜大棚”中，这也是吸取了1993年“生物圈2号”失败的教训——密闭空间规模越大（占地12 000平方米，容积141 600立方米），参与的动植物微生物越多（4 000个物种），实现正常碳循环的配平也就越难，导致氧气与二氧化碳的大气组成比例无法自行达到平衡。

由于在天体基础物理领域并没有本质突破，人类还没有像21世纪初著名科幻小说《三体》里写的那样，借助什么“多维碎块”就能穿越时空，所以脱离地球引力还得靠火箭，但是火箭推进技术有了质的飞跃。21世纪头30年，NASA已经对核动力火箭进行了充分研究。核反应堆把氢加热到极高温度后，炙热的等离子流通过喷管膨胀喷出，其流向通过磁场约束，继而产生强大推力，其效率可以达到常规化学能火箭的两倍。常规化学能火箭到达火星的时间可达半年，火箭大量空间被用于携带燃料，有效载荷较低。有了核动力火箭，抵达火星的时间缩短为30天，有效载荷大大提升。endprint

按照NASA原计划，在2033年或者2045年发射4～6名在火星登陆的宇航员，他们将借助半永久性的庇护所，至少要在火星表面生活540天。2033年，我们如期实现了这个愿望。7枚大功率SLS改进型运载火箭次第发射，每枚将140吨有效载荷运至近地轨道，其中包括3个核动力推进舱段。在火箭进入近地轨道前，含有液氢推进剂的核动力舱段要保持低温，严防在入轨前发生核裂变，给地球造成不可控的核灾难。

到了近地轨道后，各类载荷像拼装积木一样，重新组装，形成3艘各自独立的火星登陆载具，每艘分到一个核动力舱段。火星登陆载具有不同分工，一艘是负责“现场资源利用”的货运型，包含2枚原运载火箭的载荷；一艘代号“哥白尼”，负责携带我们乘坐的“猎户座”载人火星登陆器和来自2枚原运载火箭的火星居所设备；剩下3枚原运载火箭的载荷完成组装后，形成第三艘，数月后从近地轨道出发前往火星。

我们到达火星后，第一步就是要“盖房子”。“盖房子”不是小事，得循序渐进，先从我们蜗居的充气式“起居室”开始，再根据条件向外扩展。在货运登陆载具上，我们事先存储了至少能吃上8个月的食品。之所以能带这么多东西，是因为我们再也不必像老式的常规化学能火箭那样，把各种设备、补给和人挤在一起塞进一艘飞船。

最关键的另一个“居室”——携带有无土培养基和大量蔬菜种子的植物舱，是中国设计的。经过拼装、试运营，我们将“起居室”和植物舱成功对接，发现各分系统运转很正常。借助阳光和室内光源的照射，以及从铺设在各舱体外表的太阳能收集瓦上获得的热量，在我们到达火星30天后（包含组装时间），蔬菜种子就已经开始发芽。当第一根小黄瓜顶着鲜花出现的时候，舱内一片欢呼，俄国姑娘娜塔莎和美国姑娘劳伦斯更是热泪盈眶。

NASA早在很多年前就已经开始研究对策，并测试过很多种火星基地的设计方案。2014年8月，NASA与3D打印机生产商MakerBot合作，举办了一次面向社会大众的“火星基地设计挑战赛”。经过海选，3种方案最终入围。第一种方案叫“蜂后B”，设计灵感就是蜂巢。第二个方案 “火星卫城”，灵感是希腊雅典卫城。第三个方案是“火星金字塔”。3种方案各有优点：第一种最省建材，但是外表墙角容易积攒灰尘，影响采光采热的效率；第二种方案里植物温室多，造氧充分，物产丰富，但风阻最大；第三种采光采热最好，但是越往上越窄，内部空间浪费最大。

在地球时，我们就针对充气式火星居所的模型进行了无数次风洞试验，并进行了计算机模拟。最后我们还是选择了近流线型的卵式造型，对，远看就有点像北京国家大剧院，但是你近了仔细看，其实每片太阳能收集瓦都是一个高分子材料制成的凸透镜，而且每片外形和铺设位置都依照当地平均太阳高度变化完成了复杂的计算机模拟，不仅能保证在绝大部分日照角度都可以收集到充足热量，而且采光面积最大，同时风阻也最低。因此最终我们植物舱和“起居室”的外形，就是两个大蛋。

太阳能收集瓦兼防辐射，是靠3D技术打印的，所以哪块坏了，直接在电脑里找到它的编号，然后按一下“确认”，严丝合缝和原来一模一样的新瓦片就出来了。显然，我们给变成“蛋”的“蔬菜大棚”铺设或修缮太阳能收集瓦时，可能会出点麻烦，一不小心容易出溜下来。解决办法是，生产商预先在“蛋壳”框架上设置了很多坚固的环扣。作业的时候，我们从宇航服腰间的口袋里拉出一根带挂钩的绳索，再把挂钩套在环扣上，这样一则不用担心从屋顶掉下去挨摔，二则不用担心绳索把自己缠住，三则不用担心被突然出现的尘卷风刮跑。绳索、挂钩、环扣和框架都是纳米材料做的，柔韧性很好，又相当结实。

我的专业特别适合研究跟挖井打眼有关的事。我们在火星土壤层钻孔，探测下边哪里有冰或者含冰土壤，这可是让我们持续在火星生活的关键。2008年，NASA“凤凰”号火星探测器在火星北极地区成功掘取到了含冰的土壤样本。接着，火星有水的证据一次次出现在当时的媒体上。2013年9月，美国伦斯勒理工学院和NASA等机构的研究人员在《科学》杂志上发表论文，说他们利用“好奇”号火星探测器携带的样本分析仪，将其登陆火星后获得的第一铲细粒土壤加热到835摄氏度的高温，结果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物质，其中水的质量约占2%，这意味着在每立方英尺（不到0.03立方米）的火星土壤里就能获得约1升的水。

有了水，有了制氧设备，可以说我们改造火星的计划就迈出了第一步，尽管这一步不算大，就像一个蹒跚学步的小宝宝一样。2014年9月，NASA的科学家曾表示，人类可以用至少600年的时间，让火星变出大气、水以及植被，手段是制造“温室效应”，通过火星的土壤和空气，合成全氟化碳，然后向火星大气排放。火星变暖后，原本固态的二氧化碳（干冰）会恢复到气态，火星极地地区的冰层也将开始融化，形成江河湖海。接下来，细菌和地衣类植物慢慢出现，然后是苔藓。植物光合作用越来越强，反过来又刺激更多植物出现，火星上将出现森林。与此同时，再用细菌和固沙植物改良土星沙质土壤，便于将来更多的火星移民耕种。

变出另一个地球，还停留在假说阶段，落实起来需要花大量的金钱，是不是可行还很难说，这点我保持谨慎。我觉得在现有基础上慢慢来，一点点总结规律，吸取经验教训，小步慢跑，或许才是更好的办法。老美如果读一读《易经》或《庄子》，可能会对他们的计划有更深刻的理解。

打印美食

火星一年相当于地球上的687天，是地球年的1.88倍。这么长的时间很难熬，我们选择把所有同伴的传统节日都过上一遍——圣诞节、东正教圣诞（地球时间1月7日）、元旦、中国春节、端午节、重阳、中秋……情人节那天，我和鲍曼一定要向两位姑娘各送上一个西兰花，不送玫瑰的原因是那玩意儿在我们这没用，绿色才能打动芳心。火星有两个自己的“月亮”，火卫一和火卫二，鉴于它们的围火星公转的周期分别只合地球时间的7个小时和30个小时，所以我们老是看见它们。原本也想依据它们过个节，后来发现这样不行，节不能一天过好几次，否则对正常生活时的心理状态会形成严重的摧残。

由于围绕太阳公转的轨道偏心率比地球大很多，火星与太阳之间的距离变化比地球明显得多，这造成每个火星日的时间并不像地球那样每天保持恒定，只是个平均数而已，相当于地球时间24小时39分35秒。而且，每片火星区域都有自己的时间，不像地球那样，知道北京时间，就可以按照时区或加或减，推断东京或纽约的时间。为了应付巨大的计时误差，NASA的科学家曾经制定出了一套复杂的历法，规定每个火星年包含22个月。通俗一点说，就好像古代中国人，压根就不在乎什么时区，而是看太阳高度决定一日的作息，日上三竿，还没起床，就得打屁股。因此我能比较快地适应。鲍曼就不行，德国佬一根筋得厉害，好生痛苦了一阵子。

这次货运飞船给我们送来的依旧是各种食材，包括牛排。我们目前还不宜在“蔬菜大棚”内大量养殖畜类，一方面它们胃口比我们大得多，我们养那点作物目前自给有余，但根本不够它们吃。科学家曾统计，一头牛吃进的饲料有16%会转化成甲烷排出体外，这种可燃气体对我们家的潜在威胁极大。在我们睡觉的时候，它们可不会叫醒我们，说自己要大便了。

考虑到各种突发情况，我和鲍曼严格按照规定驾驶火星通勤车，不能开得太远。说起来搞笑，我第一眼看到打开太阳能帆板的“好奇号”火星探测器的时候，就觉得它像一辆怪异的平板车。如今我们驾驶的这辆也差不多，无非是比它大上几圈。我们装好货，匆匆往回赶，余晖之中，仿佛火星上的骆驼祥子。

所谓食材，其实就是各种干粉。NASA在2013年就开始集资，研究3D食品打印技术。到我们登陆火星的时候，这种技术已经很成熟，打印牛排、披萨、汉堡、沙拉等主流西餐都没问题。只是想起麻婆豆腐和鱼香肉丝，我还是禁不住咽了一口口水。食材保质期高达30年，无论如何也不能保证新鲜的口感，还好，味道还不错。

我们晚上要开个大Party，娜塔莎今天过生日。

责任编辑：吴佩新endprint