第一篇：【硬知識(shí)】想來一場(chǎng)說走就走的太空旅行？那就看這里!

【硬知識(shí)】想來一場(chǎng)說走就走的太空旅行？那就看這里！

（封面）

隨著上周《火星救援》的熱映，眾多宇宙科幻粉們又開始了新一輪有關(guān)太空旅行的幻想。特別當(dāng)主人公馬克·沃特尼向我們展現(xiàn)只屬于他的頑強(qiáng)意志和呆萌屬性時(shí)，相信每一個(gè)觀影人都會(huì)為其動(dòng)容。不過，將宇宙科幻演繹得淋漓盡致的《火星救援》，可能還有另外一個(gè)名字，那就是《在火星，你需要懂得的土豆養(yǎng)成與食用手冊(cè)》。因?yàn)樵陔娪爸校覀兊亩罕浦魅斯且揽窟@一強(qiáng)大的農(nóng)作物和與之匹配的種植技能，才得以在缺少食物供給的前提下，獲取到549個(gè)火星日里的大部分能量。

為此，今天小編就結(jié)合這部以“種植和食用土豆”為核心故事情節(jié)的科幻電影，和大家聊聊如何在太空旅行中長(zhǎng)期生存下來。

提起在太空旅行中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期生存，我們不得不先看到一個(gè)很有意思的理論：宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論。盡管由美國(guó)學(xué)者鮑丁提出的這一理論被稱為“宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論”，但事實(shí)上，和真實(shí)的宇宙飛船并沒有任何關(guān)系。相反，這一理論的提出是圍繞我們每天賴以生存的地球而展開的。

就像《三體》中描述的那樣，整個(gè)宇宙包含著成千上萬個(gè)類地文明。而我們生存的地球如果被放至于這樣的宇宙中，就儼然只是一艘體量稍大些的宇宙飛船了。因此，除了需要太陽(yáng)提供源源不斷的能量外，地球能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的成功關(guān)鍵就在于地球自身完善的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。在太陽(yáng)能的推動(dòng)下，這套生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)能不需要另外的補(bǔ)給，就進(jìn)行著物質(zhì)的循環(huán)再生。換言之，如果這個(gè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)一旦被破壞，地球這個(gè)“宇宙飛船”就會(huì)立刻崩解。

盡管該理論的提出并未與真實(shí)的宇宙飛船有關(guān)，但卻也給了想利用宇宙飛船在太空中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期旅行的我們一項(xiàng)關(guān)鍵的必要條件——想生存就必須要有一套能在宇宙飛船上良好運(yùn)轉(zhuǎn)的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。所以，我們所有的討論都需要基于這一條基礎(chǔ)假設(shè)。

●水：這不僅是生命之源，更是構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的核心要素

毫無疑問，水是生命之源。根據(jù)研究，一般如果人三天不進(jìn)水，那就會(huì)面臨死亡的威脅。因此，在長(zhǎng)期的太空旅行中，獲取足夠的水才能至少保證我們生存三天以上。

但沒有水，不僅是關(guān)乎我們能否活過三天。它還能借助太陽(yáng)能，為我們提供很多其他的東西。在科技條件的允許下（如果技術(shù)能達(dá)到長(zhǎng)期太空旅行的情況，相關(guān)的科技條件應(yīng)該是成熟的），太陽(yáng)能的聚焦高溫可以將水分解為氫氣和氧氣。后者對(duì)人類生存的重要性自不用說，而前者則可能通過核聚變的發(fā)生為太空旅行提供長(zhǎng)期的遠(yuǎn)航能力。并且在這些聚變及裂變的過程中，C、N、Fe等其他元素也存在一定幾率的形成。于是，僅僅依靠水就能為長(zhǎng)期的太空旅行帶來相當(dāng)數(shù)量的其他元素，自然也就當(dāng)仁不讓地成為了構(gòu)建整套生態(tài)系統(tǒng)的核心要素。

●土壤：沒有它，生態(tài)系統(tǒng)只能是個(gè)生態(tài)球

談到生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造，真的是可大可小。而最基本的生態(tài)系統(tǒng)，小編在上周也曾介紹過，就是我們的生態(tài)球——一個(gè)裝有水和少量水草的玻璃球，借助太陽(yáng)光為小魚小蝦的生存提供著可能。但請(qǐng)注意的是，我們并不是魚，不能一直生活在水中，也不能一直依靠水藻和浮游生物生存。所以，在這時(shí)候，土壤就成為了我們急切需要的組成元素。

不過，土地與水不一樣的是，它可以就地取材，不需要特別攜帶。在《三體Ⅲ死神永生》云天明和程心太空會(huì)面的情節(jié)中，就曾經(jīng)描述過那些用以種植的黑土可以由隕石制成。而在《火星救援》中，呆萌的主人公也利用火星土進(jìn)行了土豆的栽種。

盡管就地取材很方便，但土壤要能適宜種植還得利用水進(jìn)行一些改造，而這也就成為了《火星救援》中最為專業(yè)人士聚焦的槽點(diǎn)所在。在農(nóng)業(yè)種植中，有個(gè)很重要的概念——萎蔫系數(shù)——用以描述植物種植后發(fā)生不可逆永久萎蔫現(xiàn)象的最低土壤含水率。一旦土壤中的含水率低于了這個(gè)系數(shù)，那么植物不僅不能獲得土壤中的水，還可能被土壤反過來奪取自身的水分。而據(jù)有關(guān)研究，火星土中是不含任何液態(tài)水的，很顯然，像《火星救援》中那般，不對(duì)土壤進(jìn)行改造，就將將土豆栽種其中，那土豆很快就會(huì)成為“樂事薯片”！

此外，土壤中也存在很多礦物質(zhì)與微量元素，這些都將很好地彌補(bǔ)只依靠水構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)所存在的不足。

●合適的種子：選錯(cuò)種子可能永遠(yuǎn)得不到農(nóng)作物

在太空旅行，想要通過種植獲得自給自足，那在登上飛船前，務(wù)必選好合適的種子。盡管我們可以模仿地球建立出一個(gè)非常適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境，但由于不定時(shí)輻射和重力的缺失，依舊造成很多的農(nóng)作物無法同在地球上一般正常生長(zhǎng)。

最適合飛船自造生態(tài)環(huán)境生長(zhǎng)的農(nóng)作物種子首選自然是藻類植物，因?yàn)檫@類植物不僅繁殖簡(jiǎn)單，還能提供較高的藻類蛋白。不過，藻類植物也有其不足，就是帶有比較特殊的氣味且易產(chǎn)生饑餓感，不適合長(zhǎng)期食用。

像土豆、番薯等根莖類植物也是太空旅行中不錯(cuò)的作物選擇。因?yàn)榉N植于土壤中，這類植物受到的外界干擾會(huì)比較少。所以，只要控制好溫度和水分，就能孕育和生長(zhǎng)。同時(shí)，根莖類植物富含淀粉，能提供較為充足的能量，也能產(chǎn)生甜味使我們?cè)谑秤脮r(shí)感受到一些愉悅。

相對(duì)而言，綠葉類植物就不太適合太空旅行攜帶。首先，這類植物對(duì)水與光照的要求比較高；其次，綠葉類植物的生長(zhǎng)需要較強(qiáng)的根脈系統(tǒng)獲取養(yǎng)分，但失重狀態(tài)下，根系的生長(zhǎng)將會(huì)異常艱難。此外，通過綠葉類植物獲取養(yǎng)分的性價(jià)比將會(huì)很低，經(jīng)濟(jì)效益也較差。

●穩(wěn)定的人群：造成太空生存成敗的關(guān)鍵其實(shí)在于我們自己

還是讓我們回到宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論本身，在理論提出的同時(shí)，提出者鮑丁也曾預(yù)言：人口和經(jīng)濟(jì)的無序增長(zhǎng)遲早會(huì)使船內(nèi)有限的資源耗盡，而生產(chǎn)和消費(fèi)過程中排出的廢料將使飛船污染，毒害船內(nèi)的乘客，此時(shí)飛船會(huì)墜落，社會(huì)隨之崩潰。因此，影響太空生存成敗的關(guān)鍵其實(shí)就在于我們自身。

其實(shí)，在上世紀(jì)90年代前后，一些科學(xué)家曾在美國(guó)實(shí)施過一個(gè)模仿外太空生存的著名實(shí)驗(yàn)——生態(tài)圈2號(hào)。4男4女8為科學(xué)家通過構(gòu)建生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，在美國(guó)的亞利桑那沙漠中，過起了與世隔絕的自供給生活。盡管因?yàn)檠h(huán)系統(tǒng)自身出現(xiàn)了一些問題，造成實(shí)驗(yàn)過程的困擾，但最終促成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)失敗的根源卻在于8位科學(xué)家間的矛盾。

就像《三體Ⅲ死神永生》中說的一般：太空中極權(quán)只需要5分鐘。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)人員的意見不統(tǒng)一，正如鮑丁的預(yù)言那樣，生態(tài)圈2號(hào)功虧一簣。因此，我們不得不斷言，想在太空旅行中生存下來，必須擁有一個(gè)足夠穩(wěn)定的人群構(gòu)成。

其實(shí)，想要能在太空旅行中長(zhǎng)期生存下來，真的還需要太多的要素。但囿于現(xiàn)有的技術(shù)和材料，我們只能將剩下的談?wù)摃簳r(shí)擱置。所以，就讓我們繼續(xù)讀著《三體》、看著《火星救援》，幻想著遙遠(yuǎn)的太空旅行吧！

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