洞察號還沒出發,這款遊戲已經研究如何火星絕地求生
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自1997年07月火星探路者號成功着陸後,火星熱潮就有了規律性,只要某臺火星車一落地,立刻就會鋪天蓋地橫掃各媒體頭條。後來的勇氣號、機遇號、鳳凰號、好奇號無不與此,加上電影之類的文化產品推波助瀾,前往火星已在各國民間、企業和政府成爲某種“絕對正確”的廣泛共識。
美國航太總署NASA籌備已久的火星探測器——洞察號(Insight)將於近日擇機發射,前往分析火星深層結構。作爲癡迷諸如此類人類夢想的渺小玩家,早在三月就通過《火星求生(Surviving mars)》提前發泄了情懷,該遊戲開發商爲保加利亞的HaemimontGames,這間公司最令人印象深刻的作品是詼諧幽默的海島大亨系列,他們承擔了該系列3、4、5的製作。而發行商則是引擎優化感人的單核大廠Paradox,當初看到這骨頭,就冒了一身冷汗……今天我們就通過這款別具特色的《火星求生》,探討下從遊戲到現實的人類火星之旅。
說說倒是簡單,這浩瀚話題該從何開始呢……好吧,從《火星求生》的菜單界面開始,看到下圖中的 “下一步”了嗎?點下去,直接就能從地球抵達火星。是啊,在遊戲可真容易。但在現實中,這個從地球到火星的“下一步”,又有多複雜呢?又或者說,人類到底該怎麼去火星?
遙遠的火星
“怎麼去火星”——這問題要分成兩部分討論:第一是什麼時候去?前往火星和拜訪朋友沒區別,都必須需要在恰當的時機動身出發才能遇到對方。此外,除了節省旅程的各種開支和消耗,更重要的是,能在最短的時間抵達目的地,沒人喜歡被困在載具有限且密閉的空間裡,還得忍耐漫長的旅程。那什麼時候纔是前往火星最恰當時機呢?
宇宙中最不可理解的事情,就是宇宙是可以被理解的。——愛因斯坦
在重力約束下,行星圍繞恆星的運動軌跡,會形成各種“微妙的橢圓形”,地球和火星就都以各自的橢圓形軌跡環繞太陽運行。也就是說,地球到火星的距離不是固定的,兩者間最短距離爲5500萬公里,最遠距離會則超過4億公里。在此規律下,兩顆行星每隔26個月左右,就會出現一次天文現象,也就是所謂“火星衝日”。
火星衝日,即火星和太陽分別位於地球的兩端,此時地球與火星達到極近,距離約在1億公里內,而今年7月的火星衝日爲週期性“大沖”,相距僅5760萬公里——這是個非常近的距離,夜晚天氣晴朗肉眼就能清晰看到(人一輩子也遇不上幾次,記得叫上你看好的妹子,通常這種時候更容易,不用謝)。而下次“大沖”會在2035年,按美國航太總署NASA擬定的計劃,他們準備在17年後的下一次“大沖”期間,將人類送往火星。
“該怎麼去火星”問題的第二部分,是用什麼方式去?事情忽然尷尬了,因爲至今沒有哪個國家搞出能去火星的載具……
比如美國吧,前任總統奧巴馬提出火星計劃,並在2010年向公衆開放太空,但無論是政府部門的NASA,或背景如SpaceX之類的上市公司,實際上都是利用“人類登陸火星”的概念謀利罷了,前者期待更多經費,後者希望股價攀高。直到川普上臺,重新調整了NASA的火星計劃,他要求一套可操作執行的具體方案,而非空洞粗糙的概念。
用195億美元的預算,順利換到一件NASA的工作服,成功的生意人,吔…
在此新政下,按NASA副局長威廉·格斯登美爾在“深空探索:2024年後景象”的發言,“川普火星計劃”按以下三個階段執行。
第一,在國際空間站,評估、研究和解決就該項目的問題。
第二,2024年在月球軌道建立太空港,作爲月球和深空探索任務的門戶。
第三,在2029年完成前往火星的運載系統,並進行測試,2030-2033年間擇機發射。
而新計劃的第一步,就是開篇提到的“洞察”號火星探測器,待11月抵達火星後,勢必會引發新熱潮。
很遺憾,NASA的人類登陸火星計劃,也還只是概念,但這已是最穩妥和最具可行性的方案,至於其他方案,比如今年成功發射重型獵鷹的SpaceX,決定用3-4年準備更大更強的下一代火箭“大獵鷹”,在2022年時把物資送往火星,2024年將第一批人員送往火星,馬克斯的計劃看起來不錯,但時間太緊,容錯也太低,其中風險不小。
等等,不是說好來玩遊戲的嗎?這……好吧,從地球到火星的“下一步”就此結束。反正現在順利抵達火星,可更大的問題也來了——人類該怎麼在火星上活下來?讓我們看看《火星求生》對此的解答。
無人的基建
在《火星求生》這款遊戲中,登陸火星的初期步驟是這樣的——在人類抵達火星之前,率先登陸的是各種大大小小的無人機、設備、載具,由此開展無人化的早期基建工作,其中也包括地質掃描、環境探測、資源調查等項工作。要說具體操作,比如展開從地球運來的預製件,直接完成無人機中心、斯特林發生器電站之類設施,然後安排無人機營建混凝土挖掘站、水資源挖掘站和氧氣收集裝置,諸如此類等等設施。
這地圖也算是《火星求生》資源最充沛的地點之一
可以說無論在當下的科幻語境,還是現實的理論論證,又或在地球荒漠地帶進行的模擬登陸火星的生存實驗,《火星求生》中的流程設置都是相當符合標準的。當然了,遊戲畢竟遊戲,提供的是體驗而非事實,對繁瑣也會有所壓縮。比如說最重要的水資源,就只需開採即可,可這,卻是關鍵所在。
我們每天需要飲用2升水才能維持正常代謝,水除了飲用,還能培植作物,生產食物。也正如遊戲中的資源鏈一樣,水還可以分解出氧和氫,前者支持人類呼吸,後者能提供太空航行的燃料。所以,水是深空探索的“關鍵資源”。
人類很早就發現火星上有河道沖刷侵蝕的痕跡,從而推斷火星有水,但火星地表因大氣壓和低溫,液態水會蒸發或凝固,水大多以冰的形式存在於兩極地區,不過低緯度地區也有零星分佈。
NASA曾在2015年9月認定火星表面有液態水
公佈的證據表明,火星至少在夏季會出現流動的鹽水溪,造成“季節性斜坡紋線”。另有假設性推論,兩極地區甚至可能存在冰下湖泊。找水是登陸火星前最重要的任務,如此重要的資源居然被簡化爲一個圖標,把挖掘設施放到這個圖標上就行了……但有意思的是,《火星求生》簡化的同時,也有刻意的繁瑣,比如要求玩家仔細鋪設電力、水/氧氣之類輸送管線,而且還將管線刻意分爲地面的電線和高架的管線兩類——爲什麼要凸顯其這些內容?
各類管材線材,在現代社會早已司空見慣,也正是這種尋常,大家纔會忽略其潛力、價值和作用,如今不少支持起人類現代社會的資源,都是通過管線從一處抵達另一處,包括水、電力、網絡數據、石油、燃氣等等各種資源,甚至近年測試研發的超高速鐵路,也是在真空管線中“飛行”,想必正是基於上述原因,遊戲才刻意強調管線吧。
《中國攻關超級磁懸浮列車:最高時速3000公里》來源:參考消息
浮誇的穹頂
回到遊戲中,《火星求生》初期階段該造的都造了,周邊的金屬資源和勘探點也派出火星車進行收集,資源儲備差不多,遊戲初期流程就此結束,可以開始建造人類定居的……嗯,恕本人才疏學淺,如果說遊戲中,對水這些資源的簡化和對管線的強調,還能強行理解的話,那麼這人類定居設施“穹頂”肯定是在開玩笑了。
穹頂在《火星求生》中作爲人類移民定居點,有不同尺寸大小,基礎的可以直接建造,而後續更大型的需要研發相應的科技才能啓用。如下圖所示,以透明罩子覆蓋的地表,隔絕外界環境,這個半圓形穹頂下的空間,創造出宜居環境。對此,只能說,這種程度的舒適,對早期火星移民是可望而不可及的奢侈。
沒錯,的確很浪漫,很科幻的感覺,不過……穹頂到底是什麼東西?
穹頂在建築領域,通常指圓或橢圓形的中空半球建築,是中東、近東和歐洲各地經久不衰的建築風格。科幻語境中的穹頂概念,實際上指向的“圓頂城市”,相關概念可追溯到19世紀的科幻小說,當時爲玻璃覆蓋的城市,不過材質也隨時代不斷變化。冷戰後獨立穹頂建築逐漸興起,像是倫敦千禧穹頂、伊甸園項目這類大型工程,而科幻中的穹頂概念也發展至“能量屏障”的範疇,斯蒂芬·金的小說《穹頂之下》,則把這種古老的科幻概念再次翻新。
英國康沃爾郡的伊甸園項目,採用六邊形蜂巢結構支持起透明穹頂
《火星求生》中的穹頂建築要求材料爲聚合物,無論何種材料,問題在於發生破裂,發生空氣泄漏該怎麼辦?最可怕場面是:隕石從天而降洞穿穹頂,火星大氣層稀薄,無法將隕石焚燒殆盡,不過這是小概率事件。真正的麻煩在於火星內核已冷卻,液態金屬凝固,如此火星不像地球那樣擁有完整磁場,能形成保護屏障。
於是,既缺乏大氣層,又沒行星磁場保護的火星,太陽輻射會肆無忌憚地撲向火星地表穿過穹頂,人體若長期置於這樣的輻射環境會受到傷害,有極大致癌風險,可能引發各種疾病。更糟糕的是火星上的風暴,火星的風暴雖不如地球上的猛烈,但也能捲起的大小碎石拋向穹頂,這很可能對穹頂造成損害。
規模巨大的風暴,還會在火星地形成的沙塵暴氣候,類似氣候在火星很常見,且持續時間長短不一,動輒幾個月也不在少數,甚至會形成壯觀的全球風暴。就算聚合物足夠強韌能承受住這種程度的考驗,等風暴止息後,穹頂表面淤積的塵埃,那位施主願意爬上去清掃一下?不處理會影響光照的,積累太多,甚至會讓穹頂整個塌掉……
2015年馬特·達蒙《火星救援》的房屋實際些,比如種土豆這間,數週的短期任務輻射傷害也尚可承受
去年12月,東京大學的相田卓三和柳澤佑等人,在Science發佈了《可自修復癒合的硬質聚合物玻璃》的消息,該材質有自我修復能力,按住斷面幾十秒鐘後能恢復原狀,幾個小時後強度也會恢復原狀。看來很接近了,但是火星穹頂的要求是——輕盈、堅韌、透明、抵禦輻射、自我修復、還要能自動除塵。乖乖,如此全面全能,以當前人類的技術水準,沒辦法搞出類似的材料。所以,鑑於火星環境的現實,富浪漫主義色彩的穹頂真不是好主意。
與電影《火星救援》同在十月上架的遊戲《星球基地》中,穹頂建築比較寫實,但輻射傷害怎麼辦?
實用的洞穴
這是《火星求生》,還是《火星作死》啊?現實中該解決呢?
人類很脆弱,沒辦法直接在火星地表定居,也沒有技術和資源支持穹頂,創造出這麼高大上的舒適環境。所以,前往火星的先行者們,最好像祖先那樣鑽進地下當穴居人。如此小概率的隕石絕對不會來找麻煩,各種輻射也沒辦法滲入地下,風暴也只能在洞外咆哮吶喊。事情好像太容易了吧?可……事情真的就這麼簡單……啊……
祖先在地球從穴居人開始,後代在火星也得從穴居人開始
在火星當穴居人的另一個好處是地下環境更容易保溫,火星上常見溫度爲?55攝氏度,最高也才27攝氏度。要是在火星地表建造穹頂,又需要消耗多少能源,才能維持穹頂的內部的宜居溫度呢?這樣一來,穹頂的材料要求,還得再加上一條保溫效果,變得更加不切實際。不過,大老遠跑火星挖洞太耗資源,更節省的辦法是利用“現成洞穴”。
去年10月,中國地質大學的趙健楠和黃俊等人,在Sciencedirect發佈的研究成果——《火星塔爾西斯高原東南部發現大型脊狀熔岩管系統》就是值得探討的發現。所謂的熔岩管,就是熔岩流動形成的天然通道,由於表面冷卻較快,形成固體硬殼,而在表層硬殼的保溫作用下,其內部仍保持熔岩的高溫和流動,如此形成管道。
來來來,買定離手,看看哪條熔岩管裡面能住人
所以,熔岩管要麼塌陷,要麼充滿冷卻的岩漿,要麼留下類似洞穴的深邃通道。登陸火星的機械設備,只需要確認熔岩管的完整度是否能定居,就可以開始施工了。過程也很簡單,先將入口處密封,再對內部進行整修,分割出各個專屬的區域,如此人類抵達火星,幾乎就算拎包入住了。想不到吧,火星上連地洞都是重要資源……
吃飯的大事
在遊戲《火星求生》中,基礎設施和人類定居的穹頂(呃)完成後,就可以從地球招募志願者來火星共建和諧社會了。當然人人都有職業特長什麼的,操作無非都是鼠標點兩下選選。可人活着就得吃飯,遊戲裡玩家在穹頂修個餐廳,只要有廚師給大家燒飯,修建的農場讓食物源源不斷的供給,事情就算搞定。顯然現實情況,不可能這般“遊戲化”,那麼身處火星的人類,要怎樣搞定自己的胃大爺呢?
《火星求生》中最無法忍受的,是到餐廳吃東西,面前沒盤子沒食物,光比劃動作“吃空氣”,逗我啊?
馬特·達蒙在火星用便便種土豆和吃土豆的“親身經歷”(囧),隨着電影《火星救援》的全球上映,也引起了專業人士的興趣,NASA、秘魯工程與技術大學和國際馬鈴薯中心(這不是笑話,該組織真的是比育碧更專業的土豆權威),組成研究團隊進行試驗。按照電影中的操作,將馬鈴薯塊莖種植在模擬的火星環境中,結果令人鼓舞,某耐鹽品種土豆真的開始萌芽生長。所以,火星農業理論上是可行的!而且按地球上的經驗,火山口附近和熔岩牀都將是優質土壤的來源。
遺憾的是,凡事都有兩面性……
對火星採集的樣品檢測結果表明,火星土壤呈弱鹼性,含有生命必需的鎂、鈉和氯化鉀等成分,但也發現了高活性的高氯酸鹽。高氯酸鹽是種有毒化學物質,火箭固體燃料的主要成分,煙花爆竹和其他爆炸物中也有它。這就需要種植非糧食作物,如竹子、大麻或其他天然纖維,讓作物汲取土壤中的高氯酸鹽,所以事情很可能因此變得困難。
水培會是另外的辦法,不需要土壤只要營養液就能培植作物,這又取決於火星是否擁有大量水/冰資源可供採集。其他腦洞大開的想法,比如用尿液種植螺旋藻。獲獎高中科學家蔡斯·畢肖普(別人的高中)和亞歷克斯·埃伯哈特,就在研究火星如何種植螺旋藻,並引起了關注。火星土壤的鐵、鋅元素和人類尿液中高濃度的氮、磷結合,有助於螺旋藻生長。而螺旋藻是種高蛋白食物,很可能成爲在火星維持生存的有效食物來源。
所以,在火星的食譜是這樣的嗎?
——先多喝水,然後多吃螺旋藻,接着吃土豆……
尤其想到一羣人在火星,相互吃“彼此種出來”的螺旋藻和土豆,頓時就覺得自己才疏學淺,可能不太適應這種高端的膳食結構,囧……調侃歸調侃,類似的循環不可避免,不過火星餐盤的食品種類會很豐富,比如在《火星求生》這遊戲中就有“真菌農場”,真菌種植起來相對容易些,在自然界螞蟻也會培植真菌作爲食物,如此再加上其他能在火星種植的改良作物,吃飯問題還是能解決好的。最不濟也會不斷獲得來自地球給養。
智者的心願
什麼時候去、用什麼方式去、去之前需要什麼準備、去了住哪兒、吃什麼……可問題在於我們爲什麼要去火星?
有個籃子裡面裝滿了雞蛋,有天籃子掉地上了,裡面的雞蛋會如何?要是把雞蛋換成人類,把籃子換成地球,事情又待如何?所以,雞蛋要分開放在不同籃子,而人類也必須前往其他星球定居。今年3月14日去世的霍金,在他人生的最後半年時間,就做出過告誡,人類應該在100年內移民其它星球,以降低風險。(14號霍金過世,15號《火星求生》上架,這巧合……)
“GO。”
生命的存續,從來不是件輕鬆的事。沒有某個神明會從雲端伸出援手,幫助人類度過劫難,唯一能做的就是通過所掌握的知識和經驗,努力降低風險。如果人類能在多個星球定居,那麼對整個物種而言,意味着能承受住更大的危機,順利度過難關。不過,在遙遠的未來,後來者們回顧此刻,審視我們當下津津樂道的火星話題,只會窺見人類在浩瀚星海漫長征程的一小步而已。
喳喳,這兩句就很好,讓主題瞬間昇華。不過啊,說什麼都沒用,我是絕對不會去火星吃螺旋藻和土豆的,愛誰誰去,囧……
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