天问一号火星探测器副总设计师假如奥运

        

贾阳是中国航天科技集团五院“天问一号”火星探测器的副总设计师、“嫦娥三号”探测器的副总设计师,长期从事航天器系统设计、系统验证等工作。他在“造就”演讲上,给大家开了一个巨大的脑洞:假如奥运会在火星上举行,那将会怎样?以下是贾阳演讲的主要内容。

贾阳

欢迎来到年。

本来,我们决定把下一届夏季奥运会安排在一个叫海岛城的地方。按照计划,一年之后,年的第届奥运会将如期在那里开幕。

但是,地球上爆发了突发状况,如期在海岛城举办奥运会已经不可能了。

当然,推迟或者取消奥运会,也是一种选择。实际上,在年、年、年,还有年,都有推迟或取消的先例。但是我们心有不甘。

一天傍晚,我站在办公室的窗前,向着航天港的方向望去,看见飞船在空中穿梭,星星点点,运来的应该是火星的矿石。

我忽然想到:可以把奥运会搬到火星上去开。

『火星上已经有了很多移民』

我曾经到火星上旅游,给我留下最深印象的是若干个晶莹剔透的玻璃城堡。

火星移民们把火星土壤高温熔化,再用3d打印的方式建成房子。建筑构件的材质类似于玻璃,这样便于采光,于是建成了各式各样的玻璃城堡。光能是火星上最主要的能源,玻璃城堡透过可见光,抑制红外线射出,能够最大限度实现保温。

城堡里充盈着0.3个大气压的纯氧,移民们生活在半地下的城堡里,因为在半地下,温度基本上处于一个恒定的状态。火星上的大气比较稀薄,所以温度的变化非常剧烈。在地下,温度相对容易保持恒定——这些火星移民都不太喜欢地球,因为地球上到处都是热带地区,只有南北两极相对好一些。

火星城堡里用的电有两个来源。一种是利用火星表面的太阳能电站发电,供人们使用。这是最主要的供电来源。另一种是在环火星轨道器上放置太阳能装置,发电之后用微波或者激光的方式传输到火星表面。两路供电,更加可靠。

火星上的氧气是靠生物方法制造的,比如用藻类吸收二氧化碳,然后释放出氧气。这样的话,能够降低制氧的成本。

水是很重要的需求。现在火星上廉价的水资源主要是利用偏两极地区的冷凝物,提纯之后供给居民饮用。相对来讲,成本不是很高。不过,火星工厂生产的水盐度有点大,不能直接饮用。当然,火星上已经发展出水资源再利用的技术。

相对来说,“火水”价格相对便宜,而“地水”的价格就十分昂贵。地球移民中流传着这样一句名言:“人的一生一定要喝一次地水。”这不仅因为地水有特别的味道,更重要的是其中蕴含着怀旧与感伤。如果你去火星的话,可以带几瓶地球的水,不过不能超过两瓶,多了是要收税的。

『奥运村里准备了电热褥子』

人类往返地球和火星的时候,需要使用推进剂。因此,为了办这届奥运会,火星上的人必须提前加班加点生产推进剂。

我们的工作时间是“”。不过,火星上的早上9点到晚上9点,比地球上的时间还要长一些,相当于地球上的12小时20分钟,因为火星自转一周是24小时40分钟。

奥运会举办的时候,火星上的电视信号传到地球上大约需要17分钟,也就是说,要过17分钟后,地球上的人才能知道比赛结果。当然,一些人将在火星现场观看比赛。

本届奥运会的开幕式,将在火星上的某个大型玻璃城堡举行。玻璃城堡原先的环境控制中心将被改造成新闻中心,媒体朋友可以在这里写稿子、发信息。在纯氧的环境中,为了保证安全,这里的插座都是36伏直流电,从地球来的朋友记得带上转换接头。

运动员、教练员和裁判员将被安排住在火星奥运村,其中有餐馆、邮局等,还有火星特色商品,人们可以在这里购买小行星陨石和火星岩雕。运动员到了火星上是要受委屈的,因为现在火星上还只有植物蛋白,所以食物里不包含肉。我们会努力为运动员精心准备各种美味佳肴——当然都是素食。

火星表面的温度昼夜相差很大,白天最高温度为27℃,夜晚最低温度为-℃。这对地球人来说严酷了一些,但也不用特别担心。虽然是夏季,奥运村里给每位运动员都准备了电热褥子。

『一些运动成绩将会更加可观』

在火星上办奥运会,有一些比赛,可以像在地球上一样,比赛的规则、场地和器材都不需要调整,比如击剑、射箭、射击。

但是,凡是涉及水的项目,包括游泳、皮划艇、帆船、跳水等等,都必须取消。因为在火星上,这样用水意味着犯罪。铁人三项要改为铁人两项——自行车和跑步问题不大,但游泳不行。还有一个现代五项,涉及马术和游泳,这个项目或许会被直接取消。

田赛和径赛要想顺利举行,问题都不是很大,而且运动员的成绩将会更加可观。

拿比较简单的项目——铅球来说,铅球的运动轨迹和地球上很不一样。如果要计算铅球在火星上大概能飞多远的话,需要问一下ai机器人:“地球上的男子铅球冠军在火星上可以把铅球掷多远?”回答很快就来了:“在地球上,男子铅球的世界纪录是24.94米;在火星上计算结果的均值是62.5米。”

地球上运动员铅球出手的速度是15米/秒,出手高度2米,最高飞到8米,留空时间为2.34秒,距离是24.94米。根据机器人的计算,在火星上,铅球最高能飞到17米,留空时间为5.89秒,距离达到62.5米。成绩“提高”得还是比较显著的。

那么,人在火星上最高能跳多高呢?机器人这样回答:“地球上男子跳高的世界纪录是2.45米,在火星上大约是4.98米。”想象一下火星上的跳高比赛,这场面一定非常激动人心。

体操也是一个易于在火星上运动的项目,因为运动员跳起来之后,滞空时间会变长。年,李小双在巴塞罗那奥运会上做了一个后团三周的动作。到了火星上,运动员完全可以挑战一下后团四周、五周、六周。

『链球可能会把人转得飞出去』

为了确保奥运会能顺利举行,一些项目必须做些调整。

比如,标枪的重量必须做调整,因为如果不调整的话,这些大力士很可能会把标枪扔到观众席上。跨栏的高度也需要提高一些,否则的话,在火星上跨这个高度太容易了。还有蹦床,需要调硬一些,否则运动员在空中的时间会变得很长。

我最担心的项目是链球。链球运动通过旋转获得速度,链球在转,人也在转,然后在一个合适的位置上投出去。但是在火星上,重力变小了,人和地面之间的摩擦力也变小了,如果转得太快的话,链球可能会把人转得飞出去,必须做一些改进,解决这个问题。

球类比赛相对来说比较好办,只要把球的重量适当加重一些就行了。当然,篮球的篮筐高度也需要调整一下,否则扣篮变得太容易。举重也需要准备更重的杠铃片,否则成绩会提高太多。

拳击比赛,我们准备为运动员设计新的鞋子,增加一定的分量,否则,一拳下去,对方很可能会被打飞。同样,对乒乓球运动员来说,扣球的力量需要控制,球如果扣太重的话,球会久久落不到桌面上。

艺术体操,我们准备把它安排在海螺城堡里举办。在火星城堡里只有0.3个大气压,声音的衰减会更快一些。为了确保运动员在比赛时能听清楚音乐,我们会把海螺城堡里的音箱的声音放大,布置的间距也会更小一些。

有一些户外项目,在火星上同样能举行。比如越野自行车,可以让运动员从距离城堡5公里的地方出发,看谁最先骑回城堡。当然,运动员们得穿上轻便的宇航服。

还有滑雪,虽然是夏季奥运会,但是滑雪在火星上是全年都可以进行的运动,完全可以添加进去。

至于各项比赛所需的体育器材,我们尽可能安排在火星上生产,比如铅球、铁饼等等。但是羽毛球就比较麻烦——因为火星上没有鹅。

『火星奥运会最好避开日凌』

为了举办奥运会,必须把运动员们都提早送到火星。这个问题不用担心,地球上的航天大国一定能准时送达。

为了让运动员适应火星的比赛环境,在去火星的路上,刚开始时会让飞船按照一定的速度自旋,在飞船里形成一个人造的重力加速度。这样,运动员刚上飞船的时候,感受到的重力和在地球上是一样的。一段时间后,我们会让飞船旋转的速度渐渐放慢,以让运动员们慢慢适应火星的环境。等到达火星的时候,运动员们就可以直接参加比赛,不用适应一段时间了。

奥运会的正式比赛一般不超过16天,但是,由于一些项目已经取消了,火星奥运会完全可以在12天内完成。

缩短时间还出于另一个考虑:如果比赛时间较长,有可能会碰到日凌。所谓日凌,是指太阳发出的强大的电磁辐射,会对卫星信号造成干扰,一次时长有一个多月。在这段时间里,比赛信号不能直接传到地球上,火星也无法与地球取得联系,不利于运动员的安全返回。

当然,除此之外,在火星上举办奥运会还有些其他风险。比如,遇到尘暴的时候,发电能力可能会不足。虽然火星天气预报的水平也在提高,大尘暴的预报精度已经达到了80%,但是小尘暴目前还停留在50%的水平。为了降低风险,我们会给参加户外运动项目的运动员买保险。

等到火星奥运会克服了一切困难,顺利结束,我们会在闭幕式上准备焰火表演。和地球上“一硫二硝三木炭”制成的焰火不太一样,我们用的是碱金属粉末。在二氧化碳的环境下,用激光把它点燃,就会呈现出焰火燃烧的样子。

『欢迎来到火星旅游』

奥运会是项大工程,为了收支平衡,我们推荐地球来的运动员和观众参加火星一月游项目,游遍火星全球的各个景点。

比如,陨石坑。坑直径米,深度60米,躺在坑底,可以感受到陨石撞击时的激烈,体会火星变迁的沧桑。

比如,火星金字塔。这是一处被流质沉积物覆盖的山形地带,比埃及金字塔更壮观。

还有一些小众的景点,比如可以看一看早期人类探索火星时在火星表面留下的探测遗迹。

我相信,火星上的绝美景观一定能吸引大批摄影爱好者。

?比如,火星日落。忙了一天,黄昏时凉风袭来,千万别错过了落日。火星上的日落不像地球上是红彤彤的,而是一种淡蓝色的雾霭。整个火星落日的过程大概只有80秒,所以要提前准备好相机,在最美的一刻按下快门。最好还要加上巴德膜(太阳滤光片),以保护相机不被阳光损坏。

晚上休息前,可以试一试星野摄影。在地球上,天空中间最亮的那颗星是北极星,而在火星上,中心位置在天津四(天鹅座主星)附近。

火星也有月亮,而且有两个。其中的火卫一距离较近,运行的速度也较快。在火星上,能够看到它从西边的天空升起,只需约5个小时的时间就从东边落下,这期间能看到比较明显的盈亏变化。而且,7个小时后,它会再一次从西边升起来。如果能看到火卫一的凌日,也是很幸运的。在短短的20秒钟时间内,火卫一从太阳前面划过。

当然,还有更瑰丽的天文奇景。地球相对于火星而言是内行星,所以在火星上,百年一遇的天文奇景就是地月系统凌日。在火星上望去,蓝色的一个点、灰色的一个点缓缓地从太阳的表面划过,整个过程大约3个小时。那个蓝色的点,就是地球。

    

栏目主编:龚丹韵

    

本文作者:贾阳

    

文字编辑:徐蓓

    

题图来源:视觉中国

    

图片编辑:朱瓅

      


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