IT之家 12 月 19 日消息,科技媒體 Science 于 12 月 16 日發(fā)布博文,報道稱在美國地球物理聯(lián)合會(AGU)年會上,哈佛大學(xué)研究團隊提出新的定居火星可行方案,利用火星豐富的冰資源建造棲息地。
該團隊由哈佛大學(xué)行星科學(xué)家 Robin Wordsworth 帶領(lǐng),他指出火星表面及地下蘊藏超過 500 萬立方公里的冰,這為建造防護性棲息地提供了理想材料。
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火星北部冰蓋,圖源:美國宇航局
研究人員展示了相關(guān)模型,表明利用冰建造的結(jié)構(gòu)不僅隔熱性能優(yōu)越,還能有效防御太陽有害射線,有望讓未來的火星宇航員居住在類似“冰雪奇緣”的世界中。
IT之家援引博文介紹,火星棲息地的建材主要有兩種選擇:冰與風(fēng)化層(塵埃和碎石)。Wordsworth 指出,利用風(fēng)化層并非理想之選,主要是因為需篩分大量硅、氧元素并經(jīng)高溫熔煉制成玻璃,能耗極高。
相比之下,受地球冰洞啟發(fā),研究團隊選擇了更易獲取的冰。前哈佛本科生、現(xiàn)研發(fā)中心系統(tǒng)工程師 Rafid Quayum 主導(dǎo)了這項工作,他提出將冰棲息地設(shè)計為占地約 1 公頃的穹頂結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)居住區(qū)與農(nóng)業(yè)區(qū)。
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圖源:AGU 2025 年會官網(wǎng)
數(shù)學(xué)模型驗證了冰結(jié)構(gòu)的實用性。在隔熱方面,數(shù)米厚的冰層能將內(nèi)部溫度從火星常見的-120°C 提升至-20°C,這一溫度雖不溫暖,但足以維持冰體穩(wěn)定。
在結(jié)構(gòu)強度上,通過摻入水凝膠(富含聚合物鏈)可顯著提升冰的抗壓性與柔韌性。針對冰在低壓下直接轉(zhuǎn)化為氣體(升華)的風(fēng)險,研究團隊建議添加防水涂層加以抑制,不過該涂層材料可能初期需從地球運送。
冰棲息地最大的優(yōu)勢在于其獨特的光學(xué)特性。模型顯示,冰層能阻擋大部分紫外線波長,同時允許可見光和紅外線透過。這一特性至關(guān)重要,既保護了人類免受電離輻射傷害,又引入了對植物光合作用及宇航員生理、心理健康不可或缺的自然光熱。
盡管前景誘人,該方案仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先是工程量巨大,現(xiàn)有能源水平下(相當(dāng)于國際空間站功率),每天僅能處理約 15 平方米的冰建材。其次,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的 Adomas Valantinas 指出,火星頻繁的塵暴會覆蓋冰層,削弱其透光與隔熱優(yōu)勢。
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