【火星救援】可能是最全的火星生存指南——基础知识篇(1/3)

【火星救援】可能是最全的火星生存指南——基础知识篇(1/3)

星移君星移君

如果有一天,您像 Mark Watney 一样被独自遗弃在遥远的火星,您该怎么生存下来?《火星救援》(The Martian)一书的作者 Andy Weir 向我们展示了他脑海中的火星版“求生之路”。在红色星球上经历了重重考验与各种戏剧般的转折之后,男主 Watney 终于登上了返程的飞船 Hermes 重回地球。

《火星救援》被很多人称为“现代版的鲁滨逊漂流记”,NASA 中的工程师和科学家也被这本书中所展现出来的“硬度”所折服。书中涉及的诸多细节,诸如燃料生产、作物种植、氧气制取等等都进行了详细的计算(虽然这些计算中可能存在一些错误),作者 Andy Weir 甚至还自己写了一个程序来计算 Hermes 飞行的轨道。

如果您由于意外被困于火星,而同时你也不是 Taylor,没有一个全天候满电量的通讯器和次元另一边的手机进行联系,这个时候哪些必备的知识能够救您一命呢?

这一本《火星生存指南》可能会成为您迷失旅途上的必备伴侣。


阅读提示:

  1. 本文包含部分《火星救援》一书和同名电影的轻微剧透内容,所有剧透已标出,读者可以选择性阅读|´・ω・)ノ;
  2. 本文包含极少量《星际移民之书》的设定内容,请读者自行区分(=・ω・=);
  3. 《火星生存指南》系列将会陆续推出三篇文章,这是本指南的第一篇,后两篇敬请期待╮( ̄▽ ̄)╭。

火星地理

想要在火星上生存,首先就需要有丰富的火星地理知识,才能保证您在火星上不当一个路痴。这时候,一幅高清准(wu)确(ma)的火星地形图就显得尤为重要。

来源:en.wikipedia.org/wiki/M。电脑端的读者可以点击这里 火星地形图 查看高清原图(19.43MB)。手机端慎点!

这幅火星地形图应该如何使用呢?接下来将为您讲解:

首先,火星上的经纬度与地球上的经纬度划分有不同,火星上的本初子午线被定义为通过艾里-0陨石坑的经线。这个陨石坑位于火星地图中央的子午线平原(图中央的区域)

此外,由于火星上面没有海洋,所以不存在海平面的说法,而是使用一个重力平均出来的基准高度作为火星的大地水准面(Areoid)。火星上不同地域海拔差别很大,整体海拔最低的希腊平原最深处低于基准面 8200 米(图中右下的深蓝色区域),而享誉全系的盾状火山——奥林帕斯山海拔可以达到 21229 米(图中左上的白色山峰)。

此外,我们建议您对火星不同地域的地质结构也需要有一定的了解,这样才能保证您在火星上能够畅通无阻。


由 @星际移民局 翻译自 Wikipedia 。按照原图片的要求,翻译之后图片使用 Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 协议共享。原作者为 Patrick Zasada 。

对于迷途的冒险者来说,奥林帕斯山以及塔尔西斯地区的地势十分陡峭,不建议您前往或者穿过这一区域。相较于陨石坑更多、地形更加复杂的火星南半球以及子午线高地来说,火星北半球的伊希地平原乌托邦平原以及亚马逊平原可能路途更加通畅。而北方大平原由于气候条件恶劣,太阳能资源较少,除非是去获取必要的水冰资源,我们不建议您前往此地。

以下剧透预警

在《火星救援》中,Watney 先是前往不远处火星探路者及火星车“索杰纳”号所在的阿瑞斯谷,在取回了报废的火星车及着陆器后,通过维修和改装获得了同地球的无线电联系。之后他向东南方向前进,穿过马沃斯谷,从阿拉伯高地一路开到子午线平原斯基亚帕雷利撞击坑,最终在这里登上了离开火星的 MAV(火星上升轨道器)。

来源:Andy Weir's 'The Martian' Map

如果您被困火星,附近刚好又有探测器的话,您也可以参照下面的地图,尝试前往最近的火星探测器遗迹,通过探测器与地球取得联系。不过需要注意的是,一切破坏探测器遗迹或者企图将探测器据为己有都是违反《太阳系和平开发与利用公法》的行为,将会受到最严厉的惩罚。

来源:Mars24

剧透结束

这么多的地理名称记不住怎么办,如果您的手机在火星上仍然可以使用的话,强烈推荐下载一个叫做 Mars Global 的 App 以备不时之需(另:被困月球可以下载 Moon Global)。您也可以下载由 NASA 提供的 Mars24 使用其火星计时与地图查询功能。


火星天文

火星的轨道半径大约 1.5 个天文单位(大约是地球轨道半径的 1.5 倍),因此在火星上,接收到的太阳能的功率密度不及地球的一半。在这里使用太阳能供电的电子设备时一定要注意功率是否足够。

火星的平均半径为 3389.5 千米,是地球半径的 53.2%,质量只有地球质量的 10.7%。因此,火星的表面重力不到地球表面重力加速的一半,仅为 0.376g

此外,和地球不同的是,火星表面并没有一个全球性的磁场,微弱的磁场只存在于火星的一些局部区域。因此,指南针并不能为您提供任何的帮助。

来源:NASA - NASA - New Map Provides More Evidence Mars Once Like Earth

以下剧透预警

为了前往火星探路者号的所在地,Watney 利用火卫一来确定自己的方向。而在最后前往 MAV 的旅程中,Watney 使用了自制的六分仪,通过对火卫一天津四的观测,分别获得了自己的经度和纬度。这种古老的导航方法源于航海。

剧透结束

事实上,火星一共有两颗卫星——火卫一(Phobos)高度较低,轨道周期短;火卫二(Deimos)高度较高,轨道周期长。再算上火星自传的影响,火卫一每 11 小时 6 分从西边升起,经过大约 4 个小时从东边落下,其大小相当于 1/3 个满月;而火卫二每两到三天才出现一次,大小却只有满月的 1/12。不论从观测难易度还是观测机会上来说,都是火卫一更适合为您提供导航。

好奇号在 Sol 393 的夜晚拍摄到的火卫一和火卫二。
来源:NASA / JPL / MSSS / Emily Lakdawalla
如果您被困火星也没有合适的观测工具的话,也可以使用和地球上寻找北极星类似的方法来确定火星的北方。您只需要找到夜空中的天津四(视星等 1.25)与仙王座阿尔法(天钩五,视星等 2.45),并确定其连线的中点,即为火星的北方。这种方法方便且实用。
由 @星际移民中心 使用 Stellarium 制作

除此之外,火星上的时长也与地球有所差别。火星上的一天被称为一个火星日(Sol),长度为 24 小时 39 分 35.24409 秒。因此,为了实时跟踪 Watney 的情况,Venkat Kapoor 专门指派了 Mindy Park
和火星上的 Watney 保持同一作息时间,这就相当于在地球上每天晚睡 40 分钟。


火星气候

火星气候寒冷,表面平均气温零下 63 摄氏度,大气压在 0.4–0.87 kPa,连地球大气压的百分之一都不到。由于纬度、地形以及季节的差异,火星上也存在不同的气候环境。

火星全球气候分区(Mars Global Climate Zones)。A:冰川(永久冰盖);B:寒带 (在冬天覆盖冰霜,在夏天冰霜升华);C:北过渡带(Ca)、南过渡带(Cb);D: 热带;E:低反照率热带;F:亚寒带低地(盆地);G:热带低地(峡谷);H:亚热带高地(山)。
来源: Mars climate zone map based on TES data H. Hargitai.Mars Climate Diagram Database
一般来说,纬度越高、海拔越高的地区气温越低,这一点在火星上同样适用。在北半球的冬天,希腊平原的底部温度比同纬度地区高 10 度左右,气压也能达到 1 kPa以上。
来源:NASA GISS: Research Projects & Groups: Astrobiology

为了提高您的求生几率,我们建议您尽量呆在纬度较低、海拔较低的地方。低纬度同时也保证了您能获得尽可能多的太阳能供应。

另外,您可能最关注的一个问题就是火星上的沙暴

以下剧透预警

在《火星救援》一书中,火星的沙暴曾两次威胁到 Watney 的生命。第一次是在书的开篇,由于沙暴过强,Watney 被倒下的天线刺穿宇航服,被队友误认为已经死亡,从而被遗弃在茫茫火星;第二次是在前往 MAV 的途中,险些进入沙暴席卷的地带而丢失太阳能源。好在凭借着自己的细(zhu)致(jue)观(guang)察(huan)成功绕开沙暴逃过一劫。

不过作者 Andy Weir 也曾坦言,《火星救援》中一个比较脱离现实的地方就在于:火星上的沙暴并没有想象中的那么强!这一切都是为了推动情节发展而故意写的!

剧透结束

虽然火星上的风可以达到很高的速度(书中设定的风速为175 kph),但是由于火星大气的密度仅为地球大气的六十分之一,其强度已经大打折扣(只相当于地球的四级风,见火星上的风暴是怎么回事? - 科幻)。此外,由于火星表面缺乏水汽,大气中细小的的沙尘并不能聚集在一起,就算是沙暴,其对风力的增强作用也很有限。不过也正因为风中的沙尘,风蚀作用对于火星地形的形成也有相当大的影响。

其实沙暴对火星生存的真正影响在于它能极大地减少太阳能电池板接收到的能量,同时也降低了大气能见度。在全球性的火星沙暴之中,火星表面的探测器都必须关闭大部分的科学仪器才能够渡过难关。

来源:NASA-Hubble

火星的沙暴是由于温度梯度引起的,一般出现在南半球的夏季,这同样也是火星运行于轨道近日点附近的时候(关于火星历法可以参照:http://book.interimm.org/navigator/mars.html#marscal)

为了最大限度地降低火星沙暴对您生存的影响,我们提醒您在这段时间注意观察每天的天气变化情况,如果发现有沙暴来临的迹象(比如能见度降低、太阳能效率降低),请提前准备好备用能源,并尽量不要外出。

------------------------------

如果您喜欢本文的话,不妨点赞支持一下我们所做的一点微小的工作,谢谢大家~_(:з」∠)_

系列下一篇:可能是最全的火星生存指南——工程技术篇(2/3)敬请期待!

文章被以下专栏收录
65 条评论
评论已关闭
推荐阅读
track image