“你想飽覽美妙的太空奇觀嗎?你想感受太空冒險的刺激嗎?考生分數當錢花!”中國星際旅游公司的廣告不厭其煩地播放著。貝貝和航航是北航附中初三(6)班的同學,每天在上學的班車上,這則廣告都吸引著他們眨著好奇的大眼睛看得入神。他倆商量著“中考結束讓爸爸帶我們去火星吧”。
  終于等到了激動人心的時刻,貝貝和航航在愛國和敬業兩位爸爸的陪同下踏上了期盼已久的火星之旅。時間是2058年夏。
  第一站——中國國際空間站
  伴隨著一聲“發射!”,神舟飛船飛上了碧藍的天空。
  在神州飛船里,貝貝和航航透過飛船的舷窗,遙望地球,太平洋就像一個小小的池塘,喜馬拉雅山就像花園里的假山,長江就像一條長長的小溪流。“啊!那條長長的帶子是什么?”貝貝和航航驚呼,兩位爸爸答道:“那是我們的萬里長城啊!”說話間,飛船來到了他們太空之旅的第一站——“中國國際空間站”。
  安全帶打開,貝貝和航航都飄起來啦!“這就是微重力下的感覺啊!”艙門打開,他們一行四人從神州飛船“飛”進了空間站,看到了來自中國、俄羅斯、以色列等各國的航天員,貝貝和航航興奮極了。“凌空飛翔的感覺真好!”貝貝邊自言自語,邊調皮地做著升降、轉身、變向等各種動作,像燕子一樣。
  航航他們被安排在空間站的太空旅館中,每位游客可以選擇垂直或水平的床(其實就是個睡袋),垂直或水平也只是相對于空間站的地板而言的,其實睡進去的感覺都一樣。洗澡間是封閉式的,而且只能進行噴霧加海綿擦洗浴,不能像地球上那樣流水沖洗,洗身子和洗頭要分開進行,防止水嗆入呼吸道,同時也為了防止水飛到其它地方。航航他們四人在空間站的機器人導游的指導下完成各種生活操作。晚餐享用的是從地球運來的美食。突然,貝貝一不小心灑了橙汁,橙汁在空中飛舞著。機器人導游說:“在微重力下喝水只能從袋子里直接吸,不能像地球上那樣倒進杯子里哦。”
  果汁喝多了,貝貝要上廁所。從廁所出來,貝貝興奮地說:“衛生間運用流動的空氣沖走糞便,廢水被回收利用,空氣則在過濾除臭和除菌后再返回輸艙內。”
  航航問:“我們喝的水和呼吸的空氣都是哪里來的呢?”
  機器人導游說:“我們這里有物理化學再生式的生命保障系統,從這個圖上(圖1)可以了解它的基本流程。運用物理化學的方法如‘電解制氧技術’對從尿液中回收的水電解制得氧氣,而氫氣則用于還原我們呼出的CO2,產生的水和空氣冷凝水一起凈化后用于飲用。這樣我們可以循環再生90%的氧氣和水。而另外10%氧氣和水,以及幾乎全部的食物,只能由地球補給。我們在空間站能夠自己栽培一些蔬菜,但是數量很有限。在空間站栽培的新鮮蔬菜,不僅能夠補充人體所需的重要營養,同時還能調節乘員的心理狀態,另外,這對去除空氣中的二氧化碳、生成氧氣和凈化水質也有貢獻。你們看這些柱狀的設備,是我們的蔬菜培養機器(圖2),它內部為喇叭形的結構,我們每天在小口處種上一批蔬菜的種子,在大口處收獲一批蔬菜,滿足我們對新鮮葉菜的需求。這樣的結構讓我們能節約能源和勞動。”貝貝和航航感嘆:“真是太奇妙了!”

圖1  空間站物理化學再生生命保障系統流程圖


圖2 中國國際空間站上的蔬菜培養機(可在此處標明北航專利)

  第二站——月球
  第二天一大早,貝貝他們告別了中國國際空間站,向下一站——月球基地進發。
  到達月球軌道后,飛船首先環繞月球軌道一圈,一方面近距離欣賞月球的景色,一方面讓飛船調整好姿態,做好降落準備。當月球著陸器從月球軌道下降,在月面上安全著陸后,航航一行四人坐進了月球基地的月球車,車上的機器人導游玉兔說話了:“歡迎來到月球基地,你們將入駐月宮旅館。月宮旅館由八幢建筑組成,分別取名月宮一號到八號,現在是旅游旺季,游客很多,月宮一號到七號都已經住滿了,還好我們新建成了月宮八號,你們可以入住。”看到眼睛瞪得老大的貝貝,玉兔接著說:“月球表面的環境,與地球表面的自然環境大不相同。月球上沒有大氣,處于高度真空的狀態,連聲音都無法傳播。因為月球上沒有大氣層,月面直接暴露在宇宙空間,因而月表的溫度變化非常劇烈。白天最熱時,月表溫度可達127℃;夜間最冷時,溫度則可降到-183℃。因此我們只能生活在月球基地的密閉艙系統中,出艙要么穿出艙服,要么乘坐密閉的月球車。”

圖3  月球基地外觀


圖4 月宮八號的內部

  走進月宮八號,一片生機盎然的景象映入眼簾。綠色植物在光合作用下,為游客提供食物和氧氣,又將二氧化碳和其它廢物“變廢為寶”。植物還是凈化水的功臣,根系和葉片在系統的水循環過程中十分重要。微生物則擔負著下游的收尾工作,降解植物不可食用的生物量、乘員排泄物和凈化生活廢水等,重新用于為植物提供水分和養料,為動物提供飼料,使食物得以再生循環。玉兔解釋說:“我們月宮旅館主要采用的是生物再生式的生命保障系統,從這個圖上(圖4)可以看出該系統的原理,它是基于生態系統原理將生物技術與工程控制技術有機結合,構建由植物、動物、微生物組成的人工生態系統。氧氣、水和食物這些人類生活所必需的物質可在系統內循環再生,并為乘員提供類似于地球生物圈的生態環境。我們可以再生100%的氧氣和水,80%的食物,只需地面補給一些佐料和動物性食物。”


圖5 生物再生生命保障系統原理(這個系統也是北航研制的)

  敬業爸爸補充說:“我記得2014年5月北航完成了我國首次長期高閉合度集成實驗,月宮一號的地面原理樣機現在還在北航的學院路校區的校園內呢!”貝貝和航航驚呼:“我航威武啊!”
  到達月球的當天,大家的活動主要是穿上月球出艙服,體驗月面上行走的感覺。月球上面有許多大大小小的“坑”,像月球的酒窩一樣,那是隕石坑。別看月宮內生機盎然,月宮外卻是一個無生命的世界,沒有其它生物,孩子們感到有些孤獨。
  但是,很快孩子們就找到了自己的樂趣——在月球上蹦蹦跳跳,有趣極了!因為月球吸引力小,只有地球的1/6,所以人到了月球會變得特別輕,可以跳得很高。“如果在地球我也能跳得這么高,我就是世界冠軍了,嘻嘻!”航航想。
  “月球上為什么不會天黑啊?”貝貝問。
  愛國爸爸說:“因為我們正處在月球的月晝期啊!地球繞軸自轉一周叫做“一天”,時間約24小時。那么,月球上的“一天”又該有多長呢? 月球是地球的衛星。它在繞著地球公轉的同時,也在不停地做自西向東的自轉運動。所以, 月球上也有太陽東升西落的現象。不過,這跟地球上的日出和日落的情景完全不同。在月面上,黑夜和白晝的交替非常突然,這是因為月球上沒有大氣散射陽光的緣故,所以看不到地球上所能見到的“晨昏朦影”(在日出以前和日落以后的相當時段,天空仍然很明亮,這種狀態叫“晨昏朦影”)。在月球上看太陽東升西落,需要很長的時間。在地球上,早上6點鐘,太陽從東方升起,到正午12點升到中天,其間只需6個鐘頭;再從中天慢慢西移,直到落下地平線,也僅需6小時;在經過12小時的黑夜之后,第二天又從東方升起,開始了新的一天。但在月球上卻不是這樣。在月球上,太陽從東邊升出“月平線”之后,要經過160多個鐘頭才能升至中天;從中天移至西邊月平線落下,又需160多個鐘頭;再經過320多個小時的黑液,才算一個“晝夜” 。這就是說,月球上的一個晝夜(即習慣上所說的“一天”),大約是地球上的4個星期左右。確切地說:地球上的一晝夜是23小時56分4秒(簡化為“24小時”),月球上的一晝夜則長達27.32天(即“陰歷”的一個月)。而且我們住的月宮旅館地處月球的北極,是永久光照區,沒有黑天的,這保證了我們持續有太陽能可利用。”
  隨后的幾天,航航他們依次參觀了月球上其它景點。比如參觀月球背面,那可是我們在地球上無法觀察到的月面;登上月球上一處太陽永不落的山峰,在月球上欣賞太陽和地球;參觀月球工廠和農場,3D打印鍵一按,以月壤為原材料的工具立刻被3D打印出來,太空園丁在月球植物工廠種植了各種糧食、蔬菜和水果。植物在月球工廠生長得特別好,經過幾十年的建設,人類已經幾乎可以在月球上自給自足了。
  “月球上太好玩了,火星肯定更好玩,爸爸,我們好期待去火星啊!”貝貝說。
  終點站——火星
  在月球上停留了3天后,航航他們離開月面,越飛越遠,浩瀚的宇宙無邊無垠,既黑暗又寂靜。時而有小小的流星在身邊閃過,仿佛只要伸手就可以把它摘下。
  “就快到了,瞧,前面有顆橙紅色的星球。”愛國爸爸說,“那就是我們這次旅行的終點站——火星。它的許多特征與地球近似,如果按離太陽由近及遠的順序,火星為第四顆行星,距離太陽22794萬千米,約為日地的1.5倍。自轉一周比地球多半個多小時,所以和地球的晝夜長短基本差不多,而且像地球一樣有著一年四季的變化,但繞太陽公轉的周期,火星的一年幾乎等于地球的兩年。更重要的是,人們在火星上找到了水源。”
  飛船降落在一座環形山的旁邊。火星車將航航他們接到火星基地,他們入住了火星旅館的“火星宮”,火星宮內像月宮中一樣,綠植環繞,生機勃勃,生物再生生命保障系統也是火星基地生命保障的核心技術,正在形成火星生物圈。“雖然我們在火星上找到了水,但是水資源都是有限的,我們火星基地中依然要循環再生利用水資源,只有節約利用、科學利用,才能可持續發展。不能再重蹈地球生態危機的覆轍。”火星機器人介紹道。
  航航他們將在火星停留一周時間,借助密封的火星漫游車游覽火星的景點。
  火星漫游車經過特殊的設計,能夠應對嚴酷的火星環境。
  火星的大氣:稀薄,氣壓700帕(地球大氣密度的7%),成份:95%C02,2.7%N2,l.6%Ar,0.13%02,0.03%水蒸氣,少量甲烷及微塵;
  火星云層:主要是C02,無O3層,因此宇宙射線輻射較強;火星上經常刮風暴,沙塵滿天,此起彼伏,風速可達180m/s。
  火星溫度:火星表面盡管有溫室效應,但是由于空氣較稀薄,因此,白天-12oC,晚上-76oC,平均-32oC;夏日中午短時可達29oC以上,冬夜在-125oC以下。漫游車乘客艙由多層艙壁包裹,即使車體最外層受損,艙內氣壓也不會降低。散熱翼片有助于控制艙內溫度,太陽能板為車內提供電能。
  火星到處是絢麗的橙紅色,連天空都泛著些許的紅,“好美啊!”航航忍不住贊嘆道。
  火星可干凈了,不像地球臟兮兮的。在這里,每天都有火星機器人清潔工打掃衛生。在火星,對垃圾的管理是很嚴格的,垃圾都要分類回收,統一處理再生利用,如果你隨地亂扔垃圾的話,環境警察機器人馬上會發現,并對你做十分嚴厲的處罰。
  不知不覺,一周的火星之旅結束了,航航他們依依不舍地離開了火星,孩子們在心里喊著,“如果有機會我們還要來一次火星!”他們登上飛船的那一剎那,淚水模糊了每個人的視線。他們暗下決心:“我們要用火星、月球上的知識為地球做出貢獻。 ”
  返程的舷窗邊,他們出神地望著一個個星球,月球、火星、木星、土星、金星、天王星、海王星……最后還看到了各種各樣不知名的星球,感嘆著太空太神奇了。
  他們看得入神了,忘記了返回地球的時間。燃料快用完時,飛船響起了警報,飛船船長通知大家趕快系好安全帶,做好準備,飛船要急速沖向地球,然后飛船就像離弦的箭一樣向地球駛去。到達地球時燃料只剩百分之五了。好險呢!總算安全返回地球了。
  又一個夜晚降臨了,此時的星際旅行者們滿載著收獲、感動和幸福……

爸爸,我們去火星吧

圖文簡介

“你想飽覽美妙的太空奇觀嗎?你想感受太空冒險的刺激嗎?考生分數當錢花!”……