9电影“火星救援”中使用了真正的NASA技术

数千年来，火星一直是人类想象力和文化的中心。古人对其炽热的红色和多年亮度的增长周期感到惊讶。早期的伸缩观察结果使一些人推测地球的表面被运河覆盖，其居民用它们从事交通和贸易。在第二次世界大战中，作者赫尔斯（HG Wells）想象着一个火星文明试图征服地球。 1938年，奥森（Orson）通过让听众认为他们在听新闻广播而不是对韦尔斯小说的无线电改编而引起恐慌。

人类和火星的真实故事更加平淡，但吸引力并不低。望远镜将天空中的红色亮点转化为模糊的斑驳圆圈，在火星运河上触发了白日梦。就在50年前，Flyby探测器拍摄的第一张火星照片看着朦胧的氛围。现在，对火星进行数十年的太空探索表明，这是一个曾经有开放水域的星球，水是生命的必要组成部分之一。

即使在互联网时代，火星的吸引力也没有消失。前计算机程序员安迪·威尔（Andy Weir）很高兴在他的博客上写作并发表虚构作品。他开始写一系列有关被困在火星中的NASA宇航员的系列。由于他的知名度，他最终将其写入了一部成功的小说《火星救援》（The Mars ），该小说随后被改编成电影，并将于2015年10月发行（翻译注：这部电影将于2015年11月在中国发行）。

根据NASA和其他机构进行的火星探索，“火星救援”结合了关于火星的幻想和事实，并将时间推到了1930年代。当时，美国国家航空航天局（NASA）宇航员将定期前往火星，居住在火星表面进行勘探。尽管电影中的故事发生在未来20年中，但美国宇航局已经开发了电影中出现的许多技术。

居住区

在火星的表面上，沃特尼（）留在住宅模块中（简称HAB）。这是他远离家的家。将来，降落在火星上的宇航员将需要这样的家，这样他们就不会每天都在火星上的太空服装上花费几天的时间。

在NASA的太空中心，宇航员正在接受载人检测研究模拟设施（HERA）的长期深空探索任务的培训。

上一篇：在“火星救援”电影中，载人火星探索的实施与人工居民区（HAB）密不可分。下一步：NASA 航天中心的载人检测研究模拟设施（HERA）。 （照片提供：FOX/NASA）

赫拉（Hera）是一个自我控制的环境，可以模拟深空居民区。这个两层楼的起居区包括客厅，一个工作室，一个卫生模块和模拟的密封舱。在模块中，要测试的人必须执行操作任务，完成负载目标并共同生活14天（根据计划，这次很快将延长至60天），并在孤立的环境中模拟未来的任务。宇航员最近使用该设施在国际空间站模拟任务。这些仿真研究提供了有关人类参数，行为健康及其对策的宝贵数据，帮助NASA提高了对执行深空任务的理解。

植物农场

如今，国际空间站上的宇航员有很多货物充电航天器带来的食物，其中包括商业企业的一些食物。在火星上，宇航员再也无法依靠地球的供应航天器 - 最快的货运路线至少需要9个月。为了在火星上生存，他们需要连续的食物来源。他们需要种植自己的农作物。

上一：在“马尔救援”中，宇航员马克·沃特尼（Mark ）使用一些聪明的手段在火星上种植农作物。下一步：真正的NASA宇航员Kjell从国际空间站上从蔬菜（）实验中收获生菜。 （Peter /NASA提供的照片）

在“火星救援”中，沃特尼将住宅区变成一个自给自足的农场，将土豆变成火星上的主食。如今，在低地轨道上，生菜是太空中最丰富的农作物。在国际空间站，蔬菜实验是一种可部署的新鲜食品生产系统。蔬菜实验使用红色，蓝色和绿灯来帮助种植枕头袋中的植物（带有种植培养基和肥料的毛细血管表面的小袋子）。宇航员可以收获这些植物。 2014年，宇航员使用该系统生产红叶生菜，并最近对这些在太空中生长的作物进行了采样。这是航空航天农业的重要一步，NASA期待扩大农作物数量和物种，以帮助满足未来火星宇航员的营养需求。

水分提取

火星表面没有湖泊，河流或海洋，从地球上运输水需要9个月以上的时间。因此，火星宇航员必须自己解决供水问题。在火星上，ARES 3名船员使用水恢复装置浪费一滴水，需要利用他的智能来提出一些奇怪的方法，以确保他不会在红色星球上脱水和生存。

在国际空间站，不会浪费汗水，眼泪甚至尿液。环境控制和生命支持系统从各个地方回收水：水槽，口腔卫生和其他水源。通过水分再生系统（WRS），水分被回收并过滤，可用于饮用。一位宇航员指出：“我昨天喝的咖啡变成了我明天喝的咖啡。”

在太空中，液体会带来一些微妙的问题。 WR和相关系统必须考虑以下事实：在微重力环境中，液体行为变化很大。必须使用离心机清洁用于处理尿液的WR部分，因为在太空中，气体和液体不像地球上的分离。

NASA正在继续开发用于水分提取的新技术。正在进行的研究旨在将可丢弃的多个滤波器层（即去除无机和非挥发性有机污染物）变成系统的更耐用的部分。盐水的回收可以从尿液纯化过程的其余“底部产物”中收集每一滴水。对于未来的载人太空任务，机组人员不再依靠多余的零件和地球上的额外水分。

该系统背后的技术已被带到地球上，为偏远地区和遇到自然灾害的地方提供清洁的饮用水。

制作氧气

食物，水分和庇护所是地球生存的三个基本条件。但是，我们没有考虑太多的第四个因素，因为它可以自由获得 - 氧气。在火星上，沃特尼无法出去呼吸新鲜空气。为了生存，他不得不随身携带自己的氧气供应。但是首先，他需要制作氧气。在住宅区域，他使用了“氧气发生器”，该氧气可以使用Mac（火星上升流）燃料发生器产生的二氧化碳来产生氧气。

在国际空间站，美国和俄罗斯宇航员使用氧气生成系统，该系统可以在空间站重新加工空气，并有效地提供透气空气。该系统通过电解过程产生氧气，其中水分子分解成氢和氧原子。氧气被释放到大气中，氢要么被遗弃到太空中，要么填充到系统中，该系统可以使用空间站大气的残留副产品产生水分。

通过一种半闭环系统，可以提高水分和氧使用效率，氧气的产生速率更加丰富。 NASA正在努力为从大气副产品前往火星的旅程做准备。

火星太空服

火星表面不太适合人类居住。这里的气氛非常低，几乎没有空气来呼吸。探索火星表面的宇航员必须穿上太空服，以在居民区以外收集样品或维护系统时生存。

上一篇：演员马特·达蒙（Matt Damon）在《火星人》中扮演NASA的宇航员马克·沃特尼（Mark ）。下一步：NASA邀请公众投票选出Z-2原型太空飞机的三种外观设计，这是NASA高级太空服研发项目的下一步。 （由Giles Keyte/NASA提供的照片）

马克·沃特尼（Mark ）在火星日相当多的地方穿着太空诉讼。最后，他必须在火星表面进行一些长途跋涉，因此他的西装必须灵活，舒适和可靠。

NASA目前正在开发火星太空服所需的技术。随着火星表面漫步以收集岩石样品，工程师考虑了所有因素。

Z-2程序和原型检测套件是NASA的新原型宇宙服，它们通过促进新技术的开发来帮助解决独特的问题，这些新技术将有一天将被第一个在火星上登陆的人佩戴。这两个太空服的目的是确定完成任务所需的技术空白，这是太空服可能错过的因素。太空工程师探索了硬合成材料和织物之间的折衷方案，以试图在耐用性和柔韧性之间找到平衡。

在火星上行走的最大挑战之一就是处理灰尘。火星步行后，如果将红色的土壤带入航天器，它们可能会影响宇航员和系统。为了克服这一点，新的太空服设计在背面有一个开口

火星漫游者

在人类降落在火星上之后，他们必须在那里呆了一年多，才能等到火星移动到正确的位置并最大程度地减少航行回到地球。这使宇航员有很多时间进行实验和探索周围地区，但他们不想仅限于步行距离。宇航员将使用强大而可靠的多功能漫游者走得更远。

上图：火星上升（MAV）是在“火星救援”电影中漫步的红色星球的关键方法。下一步：NASA目前正在开发火星漫游车，该火星漫游车可以通过多损耗太空勘探漫游车（MMSEV）在坚固的表面上驱动。 （由Giles Keyte/NASA提供的照片）

在“火星救援”中，沃特尼（）多次开车驱车，最终不得不通过一些非正统的转变来修改流动站，以帮助他生存。

如今，在地球上，NASA正在使用多损新航天器漫游车（MMSEV）为每次遇到的准备。 MMSEV用于NASA的模拟任务计划中，以帮助解决该机构已经认识并发现可能隐藏的其他问题的问题。这项技术的发展目标是足以应付各种情况，并可以在将来支持小行星，火星及其卫星的任务以及其他计划。 NASA的MMSEV帮助解决了练习范围，快速进出辐射保护问题。该车辆的某些版本具有6个通用车轮用于活动能力。如果发生轮胎泄漏，车辆只需要抬起受损的车轮并继续驾驶即可。

离子推进技术

缓慢而连续的力量可以赢得比赛，而离子推进技术证实了这一点。

在“火星救援”（Mars ）中，在他前往红色星球和他的返回中，战神3名船员在爱马仕的航天器中生活了几个月。该船使用离子推进技术作为在太空上行驶超过2.8亿英里的有效手段。离子推进作用是通过高速（每小时约200,000英里）的高速氩气或氙气和弹出离子的气体来发挥作用。航天器所经历的力与轻微的微风相似，但它将继续加速几年，您最终可以达到巨大的速度。离子推进技术还可以使航天器多次更换轨道，然后留下一个行星并前往另一个遥远的世界。

黎明探测器正在参观两种小行星维斯塔和谷神星，而美国宇航局的格伦中心正在开发新一代的离子推进引擎以供未来任务。 NASA的 Xenon离子推进器（Next）计划开发一个7千瓦的粒子推进器，该推进器将来可以提供未来所需的推力。 （照片提供：NASA）

这项技术允许当代航天器，例如NASA的黎明探测器，以最大程度地减少燃油消耗并实现一些疯狂的动作。 Dawn完成了五年以上的连续加速度，总速度变化约为每小时25,000英里，这一数字高于任何其他航天器通过依靠自己的推进系统而获得的数字。它在此过程中首次参观了矮星谷和小行星维斯塔。

太阳能电池板

火星上没有加油站或电站，实际上没有风力。在进行载人火星勘探时，太阳能可以使宇航员走得更远。小说中的爱马仕航天器将太阳能电池板用作能量，马克·沃特尼（Mark ）还以某种规定的方式使用太阳能电池板在火星上生存。

国际空间站的太阳能电池板。 （照片提供：NASA）

在国际空间站，四套太阳能电池板可以产生84至120瓦的电力，足以让40个家庭使用。空间站不需要所有这些功率，但是多余的功率可以帮助减轻面板故障的风险。空间站上的太阳能系统非常可靠，自空间站于2000年欢迎其第一批居民以来，一直在安全地提供电力。

NASA将使用猎户座航天器使人类进一步进入深空。它将使用太阳能电池板为未来的任务提供动力。当阳光暴露在阳光下时，这些面板将在航天器上为锂离子电池充电。如果没有阳光（例如，如果猎户座飞向月球的后部），则将在航天器上保留大量的电力以进行操作。

RTG

40多年来，NASA一直安全地使用放射性节热电发电机（RTG）为24个太空任务提供动力，包括月球上的阿波罗项目。好奇心漫游器和即将到来的火星2020 Rover等航天器由新一代改进的RTG提供动力。

RTG是一种“空间电池”，可将-238自然衰变产生的热量转化为可靠的电力。好奇心的RTG系统可以发电110瓦，这一数字略高于常规灯泡的功率。

在“火星救援”中，机组人员在远离居民区的地方的火星起义室埋葬了基于p的RTG电源，以防止辐射泄漏。如视频中所述，为了避免泄漏，-238用几层强大的高级材料包裹，并且在发生严重事故的情况下不会释放放射性元素。 RTG主要发射α辐射，在空中只能以几英寸的速度行进，不会穿透衣服或人类皮肤。当放射性元件塌陷成细颗粒或蒸发并被人体吸收或摄入时，它只会影响人类健康。该同位素以陶瓷形式产生，因此不太可能被偶然吸入或摄入，尤其是当不溶于液体中时。

实际上，火星上的自然辐射环境比RTG可以产生的辐射更为极端。从空间到火星表面掉落的电离辐射对人类健康有害。当前的火星漫游者正在分析火星辐射环境，因此任务计划人员可以为未来的宇航员设计保护系统。

未来的探险家需要确保可靠和持久的能量才能在实现目标之前生存。电源系统的选择可能是放射性发电系统，太阳能电池板，燃料电池和核裂变的更有效的混合体。

前往火星的旅程

载人太空飞行是一个危险的原因。 NASA正在1930年代努力将人类带到火星，但仍有许多里程碑要完成，以确保宇航员可以安全地返回地球。斯科特·凯利（Scott Kelly）是目前在国际空间站进行为期一年的任务的宇航员，绝对正确地指出：太空很难。对于空间的每个方面，错误的空间实际上为零。但是，我们可以在前往火星的旅途中学到很多东西，以更好地了解宇宙，在此期间，我们所做的一切都将使人类在地球上受益。