对于移民火星的基地空间思考

郎旭泽 顾逊

【摘 要】从人类于1961年首次发射载人航天绕地飞行至今，已经过去了50年。然而，人类探索星空的脚步永不停歇，下一个目标直指火星。水是生命之源，而火星是太阳系所有行星中唯一一颗曾经有大量水存在的星球。尽管地球到火星的距离比月球距离远很多，但就现在的科技水平而言，载人登录火星在不久的将来也不是问题。正如中国在今年发射了火星探测器一样，中国的综合国力不断提升，终有一天人类会在火星上定居。

【关键词】火星;移民;建筑空间

为什么要在火星上建立人类定居点呢？我们会有这样的思考。首先移民火星可以帮助我们了解太阳系起源、生命的起源、以及人类和宇宙的关系;其次移民火星还有助于其他领域的科技进步，包括资源循利用、太阳能技术、食物链供应等;最后，火星在太阳系中除了地球以外最适宜生命存在的行星。火星土壤中含有可以提取的水，气温适宜，火星有大气层但是大气稀薄，但也可以阻挡宇宙辐射，火星上的昼夜变化与地球相似，一个火星日长也与地球相似。火星一号任务第一步是无人操作任务，目的是在火星上建立宜居环境，建立怎样的环境就是这篇论文的出发点。

火星居住基地的畅想，居住基地首先要解决水和氧气问题。大脑在缺氧4分钟以后，人体的大脑就会受到损伤;火星上没有氧气存在，因此我们这个居住环境必须要有制造氧气的装置。首先是水的问题：如果能在火星上找到水源，我们可以利用水源来制取氧气，例如电解水制取氧气，由于水台重，不适合从地球运送，因此，需要找到大量的水源，在火星上大部分的水是在两极或者固态形式存在，固态的水资源可能像千年寒冰一样坚硬，获取过程必须用电钻，所以这个基地要有一个装置：钻头+蒸馏这样的一个装置。其实在早前1998年华盛顿大学就有一篇学术文章“水汽吸附反应器”整个装置7个组件：一个过滤器，一个吸附床，一个风扇，一个解吸单元，一个使吸附床旋转的机械，一个冷凝器。可以利用在火星的居住基地中，这样提取水，然后通过电解，释放出氧气，供人类居住。接下来就是氧气的问题：火星上的空气是由2%的氮气、2%的氩气、95%的二氧化碳与微量的氧气。尽管火星空气中游离氧占比不到1%，但其总量依然是可观的。电解水制取氧气需要大量的能源，幸运的是美国宇航局已经解决了氧气的问题。有一种燃料电池，这种燃料电池能将火星空气中的二氧化碳转换成氧气和一氧化碳。这种装置被称为MOXIE，是“火星氧气原位资源利用实验”

所以这个居住基地要建立一个核反应堆和氧气工厂，然后通过26个月的供应和转换，在确认氧气储存罐已经充满并且核反应堆继续工作情况下，在让地球人类去到这个基地。

基地的设计包括6个着陆舱组合和2个附属可充气空间，包括生活区、私人区、食物生产区、生命支持系统、地面访问区、娱乐区、食物生产区和生命科学区等。充气空间包括移民活动的主要区域，目的是为了日常生活和食物生产服务，空间大概有200平方米。在火星上，2个中心着陆舱主要向火星表面提供技术支持，其余4个着陆舱主要提供支持整个基地的子系统。室内设计也是非常灵活的。可以针对特殊场合或生活中出现的新情况进行改变和设计。随着越来越多的人类移民到本基地，基地还可以扩建，火星的基地致力于研究的是一种装配式建筑，易于组装和更换隐藏舱体部件的生产技术。所有的舱段，甚至可以充气空间的体积，这件空间大小都不是不变的，而且内部元件将符合运输并在基地舱中“展开”的质量和体积的约束。火星上的冻土层开采、钻探、电解是在生命支持单元内完成的，每个生命支持單元可以存储1500升水，并且可以提供人类60天的氧气。食品生产将利用人工照明在室内进行。总的来说，在定点将有约80平方米的土地用于种植作物，可以在可充气定居点的顶部是厚厚的火星土壤，它可以保护植物和航天员免受辐射伤害。从火星大气中可以获取植物生长的所需的二氧化碳，通过加热火星土壤可以获得水并且储存供日后所需。而且还需要安装新的太阳能电池板，安装着陆舱之间的走廊，在定居点内安装氧气设备，还有温室，种植作物，并且利用大多数火星物质生产出更多的生活空间，以扩大定居点。人类到了这里可以在这里有很多活动：打游戏、画画、锻炼等，是分单元设置的。这次设计的颜色主要以中国红为主，配以黑色与黄色，中国传统色彩主要有五色：青、赤、黄、白、黑。中国传统色彩以这五色为正色，其它为间色，除了我们常说的中国红，中国黄，青花等还有金和银也是使用比较多的因为是中国的传统颜色，色彩分为“正色”和“间色”两类;其中“正色”即前述的五色，而“间色”则由不同的“正色”以不同的比例调和而成，归属为次要的颜色，故又称为“闲色”。战国时期《孙子兵法·势篇》曾指出：“色不过五，五色之变，不可胜观也”，意即色彩可千变万化、多不胜数，但始终离不开“五色”。同时也代表了中国风基地的传承。

按照地球的样子改造火星，一个完整的火星定居点，其长期愿景应包括对各个社会机构和组织的治理，从个人、家庭到整个火星社区，还应包括土地分配，资源管理等。在我的基地设计中，很多的环节之间是相互作用的的，可能是有利的，但也伴随着不可预知的危险。如果乐观的话，越多固态水融化成流动水，就越多的细菌可以硝酸盐降解，生成氮气并排入大气中—使火星的大气环境更有利于植物生长，进而增加火星大气中氧气的含量。这些过程之间是相互作用的。

参考文献：

[1]太空极端条件下的人性化建筑营造——以火星建筑为例[J]. 付剑豪，叶雨辰，陈昊.建筑与文化 . 2018（12）

[2]火星宜居化技术验证设想[J]. 贾阳，刘振春，崔尚文. 国际太空. 2017（09）

[3]浅析太空建筑的技术探索[J]. 韩晨平，张任.建筑与文化 . 2020（09）

作者简介：

郎旭泽（1998.9.21—），男，汉族，河北省石家庄人，大连工业大学艺术设计学院，20级在读研究生，硕士学位，专业：艺术设计，研究方向：环境艺术设计。

（作者单位：大连工业大学 艺术设计学院）