马斯克的火星移民计划,中国“机器化学家”帮助实现!新型制氧催化剂研制成功

机器人世界 2023-11-14
2917 字丨阅读本文需 8 分钟

火星上红土漫天,寸草不生,一片死寂。可偏偏这马斯克就想不明白,疯狂地要将火星打造成人类的第二家园,并雄心勃勃地开发出移民飞船SpaceX,并计划在2060年之前要让100万人的双脚踩在火星上。“人们经常问我是否看到了外星人存在的证据。不幸的是,我还没有看到任何外星人存在的证据。”马斯克开玩笑说,“我们就是外星人。”

马斯克现在的目标是“在未来4年内”实现无人火星着陆,“我认为在未来4年内,在那里进行一次不载人测试着陆是可行的。”尽管他表示这个目标只是“某种程度上可行”。马斯克说,在那之后还有更多的事情要做,比如星舰的推进系统“应该能够在太阳系任何地方的固体表面上着陆”。

一个目标宏大的移民计划

马斯克引领的SpaceX一直在为人类的火星探险之旅布局。

从2015年马斯克首次提出火星移民的概念,声称要在火星上建立城市社区后,2020年9月28日凌晨,时任SpaceX CEO的马斯克在墨西哥瓜达拉哈拉举行的第67届国际宇航大会上做了题目为“把人类变成星际公民”的演讲,并详细介绍了SpaceX将开发大型火箭和飞船,将人类送往火星,最终实现火星殖民的惊人计划。他给自己和SpaceX定下的小目标是——10年内发射有人驾驶的太空船到火星。

马斯克表示,在人类眼前的只有两条路,一条是老死在地球上,屈服等待灭绝;另一条是离开摇篮,殖民其他星球,而火星与地球的诸多相似性,无疑是最佳选择。马斯克也比较了航空与航天运输的差别,认为如果太空运输工具能够像飞机一样重复使用,会有更多人负担得起火星旅行。他还表示:“如果票价达到每人100亿美元,那么你无法发展出能自我支撑的文明。我们的目标是将成本降低至美国普通住房的房价,即约20万美元。”

马斯克打算建造一整套可重复利用的运输设备,一次可将100人送到火星基地,耗时80天(最终减少到30天),花费控制在每人20万美元以内(最终降至10万美元)。这个计划的最终目标是建造一个有100万居民的火星基地,整个计划可能需要耗时100年才能完成。

时间来到2021年,美国宇航局与SpaceX签了合同,要求在2025年年底之前,用该公司的火箭将人类送上月球。2023年4月20号,SpaceX的星舰在德州火箭发射台进行了第一次发射。

真正的火星是什么样的?

火星表面气压大约只有地球的1%,我们在没有保护的情况下。踏上这片红土的一瞬间就会自爆。就算没爆,火星上那高达95%的二氧化碳也会让人中毒窒息而亡。好,就算没炸也没中毒,但火星上大气层稀薄,又没有磁场,电离辐射水平要高出地球40-50倍。这辐射可厉害了,也许咱们到这还没来得及欣赏火星风光,就得了一身癌症,败兴而归。

更夸张的是,火星表面没啥植物,风沙速度可达每小时400公里以上,而这样的天气一持续,少则几天,多则几周啊。看着漫天狂沙,或许你会体验到什么才是真正的绝地求生。当然,火星上也非常冷,它的温度要远远低于南极和北极,平均气温为-62°c,寒冷的冬天可以达到-140°c。在东北,你还能体验泼出去的热水一秒结冰,在火星上,你连热水都泼不出去,因为它直接冻在杯子里了。其实,上面说的这些都不是最重要,最最致命的,是火星上的土是有毒的,我们无法种庄稼,只能饿肚子。

另外,火星的重力也仅仅只有地球的三分之一。虽然我们不清楚短时间内这会对人类产生怎样的影响,但在太空呆久了,宇航员们都会肌肉萎缩、骨密度流失,即使穿着防护服,时间长了,20岁的人也会拥有90岁的身体。可如果人们选择在安全的封闭空间内生活呢?还是不行,封闭的环境会给人们带来严重的心理疾病。自杀、犯罪率只会升高。

既然火星移民对于我们来说,困难重重,问题多多。那为什么科学家还是会认为火星是最适合人类居住的地外星球呢?

这样的星球适合居住么?

科学家的考虑主要有几下几点:首先,火星是距离地球最近的行星之一,最近距离可达到5500万公里。其次,火星的时间与地球相似,一天有24小时39分钟,人类可以更快的适应新的生活环境。再有,城市建设需要就地取材,而火星之所以是红色的,主要是星球表面有着镁、硅、铁等丰富的金属元素。人类可以很方便的拿起来就用。

最重要的一点就是,火星位于太阳系宜居带内,也就是离太阳既不远也不近,在这片区域内的行星表面都有可能存在液态水。在火星表面确实有着许多疑似水流的地形,这些地形的形态和分布模式都与地球上的河道和河谷极为相似,而后来人们也确实在火星上发现了水的痕迹。直到今天,在火星的两极,还存在着大面积的冰盖。

话说在30亿年前,火星也曾经有过一段宜居期,它的环境跟现在的地球极其相似。但好景不长,火星环境发生了巨变,成了如今的模样。如果人类要想殖民火星,就必须重新激活它,进行大刀阔斧地改造。那些在地球上不敢想、不敢干的事情,在火星上兴许就能派上用场。

马斯克就曾想过,用10000枚原子弹瞄准火星极地的冰盖,从而蒸发大量的水和二氧化碳,使火星温度升高到与地球相似。但核武器这东西岂能为个人所用,就算用了,就一定能实现他的预期吗?按照正常逻辑来看,核武器攻击火星更大的可能是会带来核冬天。爆炸引起的灰尘会挡住阳光的照射,如果长期见不到阳光,相信火星的温度只会越来越低。

不过,人类还想到了另外一个不成熟的办法。就是在太空中制造一面巨大的镜子,通过反射的原理让火星表面的温度迅速升高。之所以用不成熟来形容它完全是这个方法有一个致命的缺点。为了聚焦太阳光融化冰盖,人类需要制作一个长约250公里的镜子。这是个什么概念,

另外,我们还可以在火星上释放产氧微生物,来增加空气中的氧气含量。这个方法听起来有点天方夜谭,但在大约25亿年前的地球就发生过这样的事情。当时的地球氧气含量十分稀薄,很多生物几乎都是厌氧细菌。直到一个名为蓝细菌的东西出现,才改变了这一状况。它们是当时唯一可以进行放氧光合作用的生物,随着蓝细菌的大量繁殖,地球大气层和海洋表面的氧气含量突然开始上升,绝大多数生物由于无法适应含氧的环境而灭亡。同时它们所创造的有氧环境也开启了地球的新篇章。所以,释放产氧微生物是可行的,但这需要一个漫长的过程。

中国成功研发火星制氧催化剂

近日,中国科学技术大学罗毅、江俊、尚伟伟教授团队与深空探测实验室张哲研究员等合作,运用智能机器人“机器化学家”,采用火星陨石成功研制出新型催化剂,为利用火星上的水制备氧气提供了高效率、低能耗的解决方案,探索出一条在地球外星系就地取材研制化学品的新路。11月14日,国际知名学术期刊《自然·合成》发表了这一研究成果。

火星大气中的含氧量极低,无法满足人类生存。如何能在火星上制备出氧气?近年来,国际科学界发现火星上存在大量的水,那么在火星上利用太阳能发电,再用电从水中解析出氧气,成为可行的技术方案之一。但是,“电解水”还需要使用催化剂,来解决制氧速度慢、能耗高等问题,而从地球运送的成本非常高昂。因此,能否在火星上就地取材研制催化剂,成为一个关键技术问题。此外,低温、低气压、高辐射的火星环境,对人类登陆后“就地研发”很不利。

针对这些问题,中科大和深空探测实验室科研人员合作,利用自主研发的智能机器人“机器化学家”,从火星陨石中分析并提取成分,研制出一种新型制氧催化剂。中科大合肥微尺度物质科学国家研究中心主任罗毅说,这项研究成功验证了人工智能可以自动研制新材料,有望为人类在远离地球的星球上制备氧气、建造基地、生产食物等作出贡献,并利用火星资源研制出更多化学品,帮助我们进一步探索太阳系深处。

据悉,中科大研制的“机器化学家”名叫“小来”,它不仅“会学”还“会想”“会做”。这次研制催化剂,根据火星陨石的多种化学成分,一共有376万多种可能的组合配方,如果靠人类科研团队一一实验验证需要两千多年。

“‘小来’学习了5万多篇相关的化学论文,用‘智能大脑’思考并设计出一个基础配方,然后做实验并根据结果不断调整配比,用6周时间找到最佳配方。”中科大教授江俊说,机器人自主发现并研制化学品,为人类探索星空提供了一条新路。

文章来源: 新华网,封面新闻,老K档案馆

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