火星生存指南：最会种土豆的宇航员来了

想象一下，万一被你被遗留在火星，可以靠吃土豆生存500天吗？对天空探索着迷的观众，在2015年末还能赶上一场惊心动魄的太空惊险之旅。由好莱坞大师级导演雷德利.斯科特执导，马特·达蒙主演的《火星救援》即将上映。

电影讲述了，在一次人类登陆火星的任务中，宇航员马克·沃特尼（马特·达蒙饰）经历了一场恶劣的风暴，与他的机组成员失联，组员们认为马克已经丧生不得已乘坐飞行器离开了火星。马克幸运地活了下来，却又悲催地发现自己成了火星上的“鲁滨逊”，这颗红色星球上仅剩他一人，而生命补给仅能维持数十天。万幸，马克还是一名植物学家，他利用科学将居住舱变成自给的土豆农场获得新生，使自己在火星上支撑了近500天，等到了组员的返程救援。

火星适合人类生存吗？火星上曾经有过生命吗？电影中的技术是真实的吗？11月23日，《火星救援》IMAX沪上观影会上，天体物理学家孙正凡到现场为观众科普了火星、宇航技术。

孙正凡介绍，火星是目前已知、最像地球的天体，它有四季交替，火星一天（自转一圈）只比地球长40分钟。火星大气成分也与地球大气很相似，主要是二氧化碳、氮气、氧气。火星的直径是地球的一半，重力只有地球的40%，一个体重100斤的女孩子到火星上，重量就只有40斤。

但火星显然不适合人类生存，因为火星大气密度极低，只有地球的百分之一，平均温度零下55度，在这温度下就连二氧化碳都结成干冰。而且火星表面是一个大沙漠，经常会刮起席卷整个星球的沙尘暴。在电影中，马克和机组成员也是在一场大型的沙尘暴中失去联系。影片“火星表面”的场景是在约旦著名的“玫瑰沙漠”瓦迪拉姆取景的，最终的效果由实景拍摄+CG共同完成。

“水”被认为是生命之源，就在今年9月，美国国家航空航天局（NASA）发布了在火星表面发现存在液态水活动的“强有力”证据。这一发现来自NASA的火星侦察轨道器（MRO），MRO在2010年所拍摄的手指状阴影条纹已经被证实是由火星上的液态水形成。美国航天局将其称为“季节性斜坡纹线”，并认为这种奇特的季节性地貌是由咸水流造成的。

此前，火星上的水一直被认为是以固态冰的形式存在。孙正凡说：“如果能证实液态水的存在，那表示不仅会有生物存在的可能，并且将来人类探索火星、甚至移民火星，都将不必携带食用水，这将腾挪出更多重量运载其他物品。”

孙正凡告诉在场的观众，现在火星探测最令人感兴趣的部分就是去寻找生物、或者生物化石。“在几十亿年之前，火星上甚至还有海洋，只是在漫长的时间里水分逐渐消失在太空里了。美国科学家在南极发现过一块火星陨石ALH84001，它来自45亿年前的火星。1996年，NASA在这块陨石找到类似细菌结构的东西，不过还不能确认，如果能确认的话，那将是震惊世界的。在《火星救援》这部电影里，机组女指挥官刘易斯的工作就是寻找火星上有没有生物化石。”

然而外太空探索危险重重，孙正凡说：“历史上三分之二探索火星的计划都失败了，2011年中国的“萤火一号”就曾搭乘俄罗斯火箭前往火星，可惜俄罗斯火箭本身出了故障，我们的萤火一号也受到了连累，下一次估计要到2020年了。”不过这依然不能阻止人类向未知领域的探索，目前火星探索已经成为航天领域最为热门的目标。在21世纪以来，火星探索的次数已经超过了月球探索。“美国、欧盟、俄罗斯、印度和中国在内的许多国家都在实施火星探索计划，载人前往火星在未来的十几二十年就将实现。

揭秘NASA也成为了《火星救援》的看点之一。《火星救援》的原作者安迪·威尔是一位沉迷于相对论物理、轨道力学和载人飞船的太空宅男，这部作品故事的设定和探索火星的手段都是根据现实中NASA的火星计划而创作，电影剧本有50页的内容是有关NASA的细节，影片总共拍摄70天，其中拍摄NASA就用了21天。据导演雷德利.斯科特介绍，NASA和JPL（美国加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室）对影片的拍摄都提供了巨大的帮助，NASA负责了宇航员和飞船部分的道具和技术指导，JPL则为影片提供了火星上的漫游器。

值得一提的是，在电影的故事情节中采用了不少前瞻性的技术。孙正凡介绍，比如机组成员使用了离子推进器来加速飞越280万英里。“这项技术是真实存在，并且已经研究了40年之久。如今在卫星上有应用，我国发射的“实践9号”携带的卫星上就使用了离子电推力技术。不过在深空探索上（如飞往火星、土星等）暂时还未应用。”

传统的火箭采用尾部喷出高速的气体实现向前推进，离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是它并不采用燃料燃烧而排出炽热的气体，它所喷出的是一束带电粒子或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱，但所需的燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。孙正凡说，再过10年、20年，这些电影中的科幻技术都将会实现。

在影片中，马克在火星上利用科学制造出氧气与水，种出土豆来维持生命补给也成为影片最大的看点。土豆的好处不用多说，不但富含膳食纤维，还有利于预防高血压、高胆固醇及糖尿病等。生死存亡之际更显得知识的可贵啊。马克将火星上的土壤在基地室内铺好，再用自己的粪便混入，以培植微生物和养料。为了采集水，马克用铂，从火星登陆舱的火箭燃料中分解出氢气，再混上氧气燃烧，经过一次实验失败爆炸后，马克终于得到了水，土豆也得以生长发芽。

土豆在火星上救了宇航员的命，在地球上也是不可或缺的粮食。世界上诸多国家将马铃薯当作主粮，比如欧洲国家人均年消费量稳定在50－60公斤，俄罗斯人均消费量达到170多公斤。而在中国，也正在推行“土豆主粮化”的思路。受耕地面积、水资源、气候变化等因素变化影响,小麦、水稻、玉米等传统粮食作物继续增产的难度越来越大,但土豆增产潜力远优于小麦、水稻和玉米等传统作物，且土豆更耐储存。在《火星救援》中，正是土豆耐储存的特点，让宇航员马克熬过了数百日的生存。

如果你还想了解：怎样在火星上取暖？如何在火星上与地球通讯？作者如何脑洞大开让主人公“飞离”火星在太空中与救援飞行器对接，那就去看看电影吧。