“你的音樂品味實在是太差了！”在太空中與“火星探測組指揮官”梅麗莎緊緊相擁時，“宇航員”馬克抱怨道。
　　令影迷期待已久的太空科幻大片《火星救援》終于在國內(nèi)上映。片中，6名首次登陸火星的宇航員遭遇風暴，匆匆結(jié)束任務，混亂中馬克被留在火星，成為“太空魯賓遜”。幸運的是，在各方努力下，他最終獲救回到地球。
　　獨自在火星上度過的500多天（火星日比地球日長40分鐘左右）里，馬克是怎樣生存的？梅麗莎存在電腦里的迪斯科音樂顯然只能作為“精神食糧”，他更需要適宜的環(huán)境和物質(zhì)條件。結(jié)合片中的科技元素，中科院國家天文臺副研究員、科普專家鄭永春向記者介紹了火星上的生存之道。
　　防輻射是重大難題
　　居住艙具有溫度、濕度和空氣調(diào)節(jié)功能，是馬克在火星上的家，也是他得以生存下來的重要保障。鄭永春認為，這是人類探索火星之前必須解決的重要前提。
　　他介紹說，NASA（美國國家航空航天局）已建立火星生存模擬系統(tǒng)，對航天員進行訓練，為在火星長期生存做準備。該系統(tǒng)擁有獨立的生命保障系統(tǒng)，分為上下兩層，包括起居間、工作站及模擬氣閘艙。目前這套系統(tǒng)還在進一步改進。
　　而對于火星輻射，影片中描述得較少。鄭永春表示，火星上輻射太強，人類還沒研發(fā)出適當?shù)姆雷o手段。
　　他介紹，在前往火星的途中，航天員主要面臨兩類危害健康的輻射粒子。一類是劑量較低但長期存在的銀河宇宙射線，能量高、穿透性強，普通飛船外殼基本無法阻止，即使是30厘米厚的鋁板，防護效果也極為有限；另一類是太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射時產(chǎn)生的太陽高能粒子，通常是指能量為數(shù)百兆電子伏特的質(zhì)子，其能量比銀河宇宙射線低得多，持續(xù)時間較短，利用飛船外殼可以進行有效防護?！拔磥淼妮d人火星飛船很可能會配備一間‘太陽風暴庇護所’，在太陽風暴發(fā)生時抵御高能粒子。”他說。
　　為了給航天員設計有效的輻射防護系統(tǒng)，科學家已開展了對火星輻射環(huán)境的探索。2011年發(fā)射的好奇號火星車搭載了一臺輻射評估探測器（RAD），目的就是為載人火星旅行提供基礎數(shù)據(jù)。按照RAD的測量數(shù)據(jù)，航天員在火星上接受的累計輻射劑量，相當于每星期接受一次全身CT掃描。
　　鄭永春說，隨著科技的進步，未來或許能發(fā)現(xiàn)一些新型輕質(zhì)材料，具有比鋁板更好的防護效果。但即使找到這種材料，也只能降低部分輻射劑量，穿透防護材料的射線仍會對人體健康產(chǎn)生危害。
　　因此，防輻射是航天員登陸火星面臨的重大難題?！艾F(xiàn)實的選擇是就地利用火星土壤，加入粘結(jié)劑固結(jié)成型，或填充在包裝物里?！彼f，“一定厚度的土壤能有效降低太空輻射對航天員的危害?！?br/>　　再生水回收系統(tǒng)必不可少
　　水是生命之源。鄭永春說，火星上曾經(jīng)有過河流和湖泊，但現(xiàn)在的火星上尚未找到可用的水源。NASA不久前宣布發(fā)現(xiàn)的火星液態(tài)水，只是含有高氯酸鹽的有毒鹵水，分布在少數(shù)火星撞擊坑陡坡上。要在火星生存，再生水回收系統(tǒng)必不可少。
　　影片中，馬克研發(fā)了一套再生水回收系統(tǒng)，盡可能收集居住艙內(nèi)的所有水氣，讓自己得以生存。
　　鄭永春介紹，再生水回收系統(tǒng)已經(jīng)在國際空間站上得到了成功應用。在國際空間站，不會有任何一滴汗水、眼淚或尿液被浪費。這種新的凈水系統(tǒng)被稱為“水膜”，利用納米技術和調(diào)節(jié)生物體水分的蛋白質(zhì)技術，可以將汗液、尿液等廢水轉(zhuǎn)化為可飲用水。有位航天員曾說：“在國際空間站，我今天喝的咖啡就源自昨天喝下去的咖啡?！眰€中含義你懂的，在荒野求生紀錄片里，很多人靠喝尿液才得以生存，其實這一幕每天都在國際空間站上演。
　　外星生存還有一項重要條件：氧氣。沒有氧氣，馬克無法隨意進行艙外活動，他必須隨身攜帶氧氣補給。鄭永春表示，如果未來人類要在月球生存，所需氧氣或許要依靠鈦鐵礦和氫氣的氧化還原反應生產(chǎn)水，然后用水來電解產(chǎn)生氧氣?；鹦巧嫠璧难鯕庖瞾碜杂谒姆纸猓噪娊夥绞椒蛛x水分子中的氧氣和氫氣，這套制氧設備已經(jīng)成功用于國際空間站。氧氣釋放到空氣中用于維持生命，氫氣則進入制水循環(huán)系統(tǒng)。
　　耕種火星農(nóng)業(yè)試驗田
　　航天專家、《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩介紹，NASA已準備為探索火星組建團隊，團隊里每個人都得有一手“絕活”。
　　龐之浩說，該團隊要有技術高超的駕駛員，能夠應對飛船在飛行、著陸時可能遇到的困難；要有全能醫(yī)生，從外科、內(nèi)科到牙科都比較了解，如果有女航天員，還得懂婦科；要有全能的工程師，保證飛船各系統(tǒng)乃至艙外航天服都正常工作；要有全能科學家，懂地質(zhì)、化學、氣候等，以擔負科學考察任務。“這四種專業(yè)人才，將是探索火星的基本配置?！?br/>　　照此看來，馬克算不上團隊里的核心成員。重新和乘組取得聯(lián)系后，隊友也在表達思念之余不忘調(diào)侃：“我們得輪流分擔你的工作。不過，不就是些農(nóng)活么？”
　　然而馬克的絕活對他的生存功不可沒?！靶液梦沂侵参飳W家?！弊叱鲎畛醯慕^望后，他對著視頻記錄儀咆哮道，“火星將懼怕植物的力量！”然后他決定給自己種糧食。
　　種植作物，先要培養(yǎng)土壤。鄭永春介紹，火星土壤與地球土壤的物質(zhì)組成基本相同，但地球土壤里有微生物群落，火星土壤中卻沒有，而某些特定養(yǎng)分只能通過微生物來提供。
　　影片中，馬克把所有能找到的有機物都儲存起來，甚至出艙撿回了隊友的糞便。按照劇情設計，航天員的糞便經(jīng)脫水、滅菌后裝進密封袋，遺棄到火星表面，雖然已不含微生物，但含有復雜的蛋白質(zhì)。此時它們發(fā)揮了重要作用。馬克把它們裝進容器，加水并加入自己的糞便后，微生物大量繁殖，隨后加入火星土壤以及攜帶的地球土壤，讓地球土壤中的微生物感染火星土壤。一周后，火星土壤就被改造成充滿微生物的地球土壤，此后每周被改造的土壤規(guī)模都能增加一倍。
　　土壤搞定了，馬克開始從食品中尋找可以種植的作物，要獲取熱量，土豆是最佳選擇。盡管后來他的農(nóng)田在一次意外中毀掉了，但已經(jīng)收獲的土豆加上居住艙內(nèi)的食物儲備，最終讓他撐到救援到來。
　　“種植農(nóng)作物是太空探索和火星探測的重要項目。”鄭永春介紹，今年國際空間站上已成功栽培出新鮮蔬菜。蔬菜是空間站上極具開發(fā)潛力的新鮮食材，只要用有色光線控制，就能乖乖生長，其中生菜最容易種植。
　　而在火星上種植，需要篩選適應火星環(huán)境的作物。他表示，在火星上種植作物，不僅可以滿足航天員的營養(yǎng)需求，還能大大減少從地球上運來的物資，降低任務的技術風險和成本。
　　記者了解到，火星的自然環(huán)境與地球最相似，是太陽系中唯一經(jīng)改造后適合人類長期居住的天體。美、俄、歐空局等早就開始醞釀載人登陸火星計劃，中國也正在積極規(guī)劃自主火星探測。當前，重型運載火箭和新一代載人飛船的性能顯著提升，載人登陸火星不再是紙上談兵，人類有望在未來20年（2035年）左右首次登陸火星表面，航天員乘組很可能是多國合作的“聯(lián)合國際”航天員。人類登陸火星后，將朝著建立火星前哨站、改造火星環(huán)境、火星移民的長遠目標逐步邁進。
　　“從某種程度來講，《火星救援》并非科幻，而是展現(xiàn)20年后的現(xiàn)實世界?！编嵱来赫f。
　?。ㄔd于《科技日報》 2015-11-26 01版）