你認為最高難度的荒野求生是在哪里呢?寸草不生的沙漠,與世隔絕的孤島,還是天寒地凍的極地?No,no,no,不用回憶貝爺去過哪些地方,因為那是連身為“荒野王者”的他也無法觸及之處。那里比任何沙漠都要荒涼,比所有孤島都要偏遠,比最冷時候的極地還要寒冷。Oh my God!這到底是什么鬼地方?哈哈,歡迎來到荒野求生的終極地獄難關(guān)—火星。
只有很少的食物和淡水,不穿宇航服就無法呼吸,稍有疏忽就可能徹底完蛋,電影《火星救援》的主人公—馬克·沃特尼所要挑戰(zhàn)的就是這么可怕的環(huán)境。馬克是NASA派往火星的宇航員,他本以為這是一次平淡無奇的外太空科學(xué)考察之旅,卻因為遭遇突發(fā)性的火星風暴而被獨自一人留在了火星上,成了“火星魯濱遜”。若想回到8千多萬千米外的地球故鄉(xiāng),他至少要堅持到下一次人類登陸火星,也就是4年以后。如此漫長的求生之路自然不能隨意應(yīng)付,馬克充分發(fā)揮自己身為植物學(xué)家的聰明才智,制訂出可行的生存計劃,那就是—在火星上種土豆!
火星的生存條件
大氣
火星的大氣相當稀薄,平均密度只有地球的1%左右,平均地表氣壓為600帕,是地球標準大氣壓的0.6%左右。其大氣成分中95%都是二氧化碳,氧氣的含量不足1%,所以馬克根本不可能在暴露的火星環(huán)境中呼吸。
土壤
火星地表的土壤十分貧瘠,大多都是些風化成沙子的硅酸鹽礦物。在一些較冷的地區(qū),地表上還覆蓋著干冰冰層。對馬克來說,這里絕不是散步的好地方。
水
雖然現(xiàn)已探明火星土壤中水分的含量高達2%,但它們大多以化合物的形式緊密結(jié)合在其他固體物質(zhì)中,無法直接利用。而好奇號火星探測車前不久發(fā)現(xiàn)的火星液態(tài)水存在的證據(jù),也表明那是一些高濃度的鹽水,無法直接供人使用。
氣候
火星表面的日照有著明顯的四季變化,雖然不會像地球上那樣下雨,但卻經(jīng)常刮風,有時會形成沙塵暴(馬克就是因為這個而落難的)。這里非常冷,平均地表溫度約為-55℃,最低溫度可達-143℃!
其他
火星表面重力大小約為地球的40%,火星一天的時間長短與地球的一天十分接近,為24小時39分35.244秒,但其1年卻相當于地球的1.88年,所以火星上各季節(jié)的長度要比地球的長1倍。
總之,這里確實是一個鬼地方。
此次執(zhí)行火星登陸任務(wù),為宇航員準備的食物只夠馬克大約1年(地球的年)的分量,所以他必須為自己搞到另外3年的食物才行。而成功搞到食物的關(guān)鍵,就在那些與宇航員一起來到火星的土豆身上。
馬克的火星 土豆日記
采集一些火星地表以下沒有沙化的土壤,將這些火星土厚厚地平鋪在透光的密封艙內(nèi),犁好地,翻好土。
將宇航員的糞便以及自己帶來的地球土壤樣本混合、稀釋,制成肥料。
將現(xiàn)有的土豆切成塊,每個切塊上必須要有芽眼。芽眼指土豆表面那些藏有芽的凹陷,只要條件合適,芽眼內(nèi)的芽就會萌發(fā),再次成長為一棵新的植株。
將土豆切塊埋入土中,澆上水,施好肥。在遭遇災(zāi)難后的第31個火星日,馬克種下了第一批土豆。
第54個火星日,種下土豆后第23天,土豆的芽成功萌發(fā),希望破土而出!
第79個火星日,種下土豆后第48天,終于收獲了第一批土豆!
地球土豆是 怎樣長成的
育芽
一般在冬季1月份左右,將土豆放在溫暖光亮的地方進行催芽,待其芽眼長出小芽后,在3月份就可以播種了。馬克的土豆本來是供宇航員在感恩節(jié)加餐食用的,幸好是些能發(fā)芽的生土豆。
播種
把土豆按芽眼切成塊狀,用塊莖進行播種,這點與馬克做的是一樣的。由于土豆的塊莖是在地下生長的,所以播種的土壤不要太緊實,要疏松一些。
澆水
除了開花期,土豆不需要多澆水,土壤保持適當?shù)臐駶櫦纯?。馬克也沒有專門去給土豆?jié)菜?,只是通過燃燒氫氣生成水,將整個密封艙中的土加濕而已。
施肥
雖然土豆很容易種活,但想要種出又大又好吃的土豆,就必須為它提供充足的養(yǎng)分,施肥的成分、時機和用量也都很講究,肯定不是像馬克那樣直接挖一坨埋在地里那么簡單啦!
防治病蟲害
這是所有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都要經(jīng)歷的步驟,即使是生命力很強的土豆也不例外。不過,在火星的馬克可以不用考慮這個問題,因為那里真的連一只害蟲也沒有。
收獲
土豆的生長周期較短,種下一般兩個月后就能收獲了。
為什么埋塊土豆就能長出新的?
土豆的塊莖栽培屬于無性繁殖中的營養(yǎng)生殖—營養(yǎng)器官(根、莖、葉)的一部分從母體脫落后,只要生存條件合適就能發(fā)育成長為一個新的個體。
只吃土豆能行嗎?
就日常生活來說當然不太合適,但只是為了生存的話就沒問題啦。土豆的營養(yǎng)價值很高,富含大量碳水化合物,可供給人體很多能量。其蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分也很充足,且食用后有很好的飽腹感,可以說是理想的求生食物。
如何改良火星土?
火星土壤所含的大量鹽類化合物可以輕松殺死埋在它里面的土豆,所以使用這些火星土之前必須用大量的水來沖洗掉這些鹽類。然后將其與地球的土混合,讓地球的微生物在火星土中建立起適合土豆生長的土壤環(huán)境。要知道,土不只是把土豆埋起來的覆蓋物,更是一個模擬地球生態(tài)系統(tǒng)的載體。
種土豆的水是從哪兒來的?
雖然土豆已經(jīng)算是很節(jié)水的作物了,但要種出來也是需要大量水的。一開始,馬克只有600升的生活用水,根本不夠用來“農(nóng)業(yè)灌溉”。為了解決用水問題,馬克用銥(化學(xué)反應(yīng)中常用的催化劑)來催化分解火箭燃料中的聯(lián)氨(一種由氮、氫元素組成的化合物,化學(xué)式為N2H4),得到氫氣,再將氫氣與氧氣混合燃燒生成水。雖然點燃氫氣時因為疏忽引發(fā)了小爆炸事故,但最終還是成功制出了水。
電影演得如此逼真,大部分情節(jié)在理論上似乎也都說得通,那人類是不是真的可以到火星上種土豆了呢?嗯……還是先看看現(xiàn)實世界中,那些與馬克種土豆相關(guān)的技術(shù)是否實現(xiàn)了吧。
居住艙
除了采集火星土,馬克種土豆的活動基本上都是在居住艙內(nèi)完成的。而這個讓人類能在外太空生根立足的“家”,在現(xiàn)實中也早已進入了試驗階段。NASA的人類探索研究模擬器是一個模擬外太空居住艙的獨立空間,由生活區(qū)、工作區(qū)、衛(wèi)生艙和一個模擬氣閘組成。研究人員在里面進行模擬工作和生活的測試,為人類在外太空活動的計劃提供了很多寶貴的數(shù)據(jù)。
太空農(nóng)場
在外太空種植農(nóng)作物可不是什么新鮮事了,國際空間站上的新鮮食品生產(chǎn)系統(tǒng)—Veggie,早已讓宇航員們吃上了自己種植的新鮮蔬菜。在Veggie系統(tǒng)的種植室中,植物被種在特制的小袋子里,同時使用紅、藍、綠等多種顏色的光進行照射,保證地球植物在外太空也能正常生長。
水的循環(huán)利用
往外太空運送物資的數(shù)量有限,宇航員必須循環(huán)利用有限的水資源。這方面的技術(shù)目前已有了相當?shù)陌l(fā)展,國際空間站上的環(huán)境控制和維生系統(tǒng)會回收、凈化并循環(huán)使用從空間站各處采集而來的水,尿液、漱口水、洗手水……甚至每一滴汗水、每一滴眼淚都不會被浪費。
氧氣的生成
無論是馬克還是土豆,地球來客要想在火星上待下去,就必須有氧氣。而氧氣的來源正好就是水。例如,國際空間站上的氧氣生成系統(tǒng)就是通過電解水(H2O),將水分子中的氫原子和氧原子分離,從而得到氧氣(O2)和氫氣(H2),其中氧氣被釋放到空氣中以供使用,而氫氣則會再次被利用生成水。
電力
土豆生長需要的光照,電解水需要的能量,居住艙中各種高科技設(shè)備的運行……這些華麗的火星求生術(shù)要想真正起作用,就必須要有一個先決條件——充足的電力。電影中太陽能電池板和放射性同位素熱電發(fā)生器(簡稱核電池)為馬克提供了源源不斷的電力,而現(xiàn)實中這兩樣?xùn)|西也早已投入使用,成為各種航天器必備的發(fā)電法寶。
其他的小問題
盡管電影中馬克的表現(xiàn)確實很棒,但有些問題也是不容忽視的,特別是在種土豆過程中的一些“技術(shù)性錯誤”。比如,施肥時不能直接把糞便埋在土里,而是應(yīng)該讓糞便發(fā)酵、稀釋后再施肥;鋪設(shè)的土層太薄,電影中的10厘米可不夠,至少要深翻20厘米的土才能給土豆留下足夠的生長空間;還有,原產(chǎn)于南美安第斯山區(qū)的土豆喜歡涼爽的環(huán)境,當溫度高于25℃時塊莖就會停止生長,但馬克將種土豆的密封艙溫度設(shè)定成了近30℃的高溫,雖然土豆不至于被熱死,但肯定是吃不成了。
在火星種土豆能行嗎?馬克種土豆的方法或許有一些小問題,但現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從理論上證明了它的可行性。那為什么不趕快去種呢?還是先把人送上火星再說吧!