宇航员可以在火星上的冰穹内生活

家是你挂起加压头盔的地方

当您小时候建造雪堡时,您其实是在有意无意地保护自己免受冰雪怪物的侵害。您当时建造的其实是一个辐射屏蔽层。在地球上,这一点无关紧要,但在火星上呢?这可是生死攸关的问题。

太阳和银河系中的其他恒星会产生高能粒子,这些粒子会损害人体。太阳粒子主要是质子,其能量足够低,可以被基本的物理结构吸收。星系宇宙射线听起来可能像是低俗科幻电影里的东西,但它们实际上是对宇航员健康最危险的长期威胁之一。那些不是质子的星系宇宙射线中一小部分是接近光速运动的重化学元素。当它们与航天器碰撞时,会分解航天器内部物质的原子,从而在航天器内部产生二次辐射。

将来前往火星的宇航员将受到太空辐射的轰击。登陆月球的阿波罗宇航员——是唯一曾走出地球辐射保护层的人——在地表时受到了比正常水平更高的辐射暴露。他们在外面停留的时间不长,所以影响有限。这七名男性可能因此罹患心血管疾病的风险有所增加,但基本上仅此而已。

长期暴露的后果可能更严重。所有这些二次辐射都会导致细胞和 DNA 损伤,这意味着日后患癌症和其他疾病的风险会增加。急性辐射病可能是一个短期问题——高剂量的辐射会导致恶心、呕吐和出血。因此,我们未来的火星探险家需要某种形式的屏蔽来保护他们。

Mars' atmosphere
您可以看到火星表面上方的稀薄大气层——那是固体地面上方半透明的弧形。那薄薄的一层是保护宇航员免受辐射的全部,远不如地球周围的屏障。NASA/维京 1 号

冰在这种情况下是一种出人意料的绝佳解决方案。每个水分子中有两个氢原子,而氢原子特别擅长阻挡辐射。只需五厘米(大约相当于一个奥利奥饼干直径和一罐苏打水直径之间)的厚度,就可以将伽马射线和紫外线降低到安全水平。

因此,NASA 兰利研究中心的团队与太空探索建筑公司云建筑事务所合作,设计了一种利用冰作为屏蔽的方法。他们构思出了巨大的冰泡泡。

这个火星冰屋本质上是一个充气穹顶,可以注满水——然后在寒冷的火星空气中结冰。那层厚厚的冰外壳将保护内部免受辐射,而内部的一个较小的穹顶则提供实际的居住空间。由于外层穹顶是充气的,因此在前往红色星球的旅途中体积小、重量轻,它也可以做得很大。居住空间不必巨大,因此冰穹顶内的额外空间可以充当一个冰雪院子。例如,宇航员可以在院子里维修设备,而无需穿戴加压服,因为他们只需要一个氧气面罩就可以呼吸。云建筑事务所在其最初的提案中将其描述为“一个用于沉思、放松、锻炼、玩游戏或船员决定做的任何事情的未定义开放空间”。所以,也许有一天我们会看到宇航员在他们的冰雪院子里进行低重力足球比赛的沉思照片。

冰屋还解决了火星栖息地的其他几个潜在问题。其中最大的一个问题是:如何将建筑材料运往火星。目前,将一磅材料发射到轨道上的成本为两到三千美元,更不用说运往另一个星球了。充气的冰屋使用轻质材料,并且可以在抵达后进行填充。NASA 认为他们可以从火星表面提取足够的水来填充整个穹顶。但这需要大约 400 天的时间,所以必须在任何宇航员抵达之前进行某种自动化组装。一旦他们抵达,他们将看到一个完全填充好的家。穹顶内捕获的一层二氧化碳还可以提供隔热效果,以抵御寒冷的火星气候。

此外,它是透明的。大多数其他可以阻挡辐射的材料都是不透明的,这使得你用它们建造的任何房屋都非常黑暗。这可能只是美学上的差异,但如果你要在另一个星球上度过数年(或者可能余生),你也会想要一个阳光明媚的家。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Sara Chodosh Avatar

Sara Chodosh

撰稿人

Sara Chodosh 在《Popular Science》杂志工作了 5 年多,她从编辑助理一路晋升为科学副编辑。在此期间,她逐渐接管了已停刊的杂志的“图表”板块。她对图表的喜爱最终促使她成为《纽约时报》的图形编辑。


© .