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第9章 与火星上的水

与水星相似,都是3.7米/秒2,相当于地球的38%。

大气:火星有着以二氧化碳为主的稀薄大气,平均气压是6.36毫巴,约为地球标准大气压的6%。火星的大气压随着季节变化有明显的波动,在夏季,冻结在极冠里的二氧化碳来到大气中,在冬季,大气中的二氧化碳回到极冠里,因此夏季的大气压可以是冬季的两倍。

表面特征:

地貌:火星表面有密布的陨石坑、火山与峡谷,包括太阳系最高的山奥林帕斯山和最大的峡谷水手号峡谷。另一个地形特征是南北半球的明显差别,南方是古老、充满陨石坑的高地,北方则是较年轻的平原。

极冠:火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠,会随着季节消长。

卫星:火星有两个天然卫星,火卫一和火卫二,形状不规则,可能是被隔离的矮小行星。

探索历程:

早期观测:人类对火星的观测可以追溯到古代,早在公元前2000年左右,古巴比伦人就开始对火星进行观测。

近代探测:从20世纪60年代开始,人类开始对火星进行系统的探测。1960年,苏联发射了第一颗火星探测器,但未能成功到达火星。此后,美国、苏联等国家相继发射了多颗火星探测器,对火星的表面形貌、大气成分、磁场等进行了深入的研究。

现代探测:21世纪以来,人类对火星的探测进入了一个新的阶段。2003年,美国发射了“机遇号”和“勇气号”火星车,它们在火星上工作了多年,取得了大量的科学成果。2012年,美国发射了“好奇号”火星车,它是目前为止最先进的火星车,对火星的地地质、气候等进行了更加深入的研究。2021年,中国发射了“天问一号”探测器,成功实现了火星环绕、着陆和巡视探测。

研究意义:

了解太阳系的形成和演化:火星是太阳系中最接近地球的行星之一,对它的研究可以帮助我们了解太阳系的形成和演化过程。

寻找外星生命:火星曾经是一个温暖而湿润的地方,可能存在过液态水和生命。对火星的研究可以帮助我们寻找外星生命,探索宇宙中生命的起源和演化。

为人类未来的太空探索提供参考:火星是人类未来太空探索的重要目标之一,对它的研究可以为人类未来的太空探索提供参考和借鉴。

总之,火星是一颗充满神秘和魅力的行星,对它的研究不仅可以帮助我们了解太阳系的形成和演化过程,还可以为人类未来的太空探索提供参考和借鉴。

七、人类在火星上利用水冰资源可能涉及的技术:

(一)水冰提取技术:

1. 钻取和挖掘:

类似于地球上的钻探技术,不过需要适应火星的低温、低压等环境。例如honeybee robotics公司提到的“rodwell”方法(包括连续油管等硬件) 。

可以通过机器人携带小型钻探设备在火星表面较浅位置(一些区域仅1米之下就有水冰)进行钻取。

2. 加热融化提取:

在火星上通过向含冰的区域持续泵入热量(如利用核反应堆或太阳能集热装置等),融化冰形成水潭,然后将水抽取出来。

3. 物理暴露开采:利用火星上的一些地质活动(如火星风等造成的侵蚀等)使水冰自然暴露后进行收集。

(二)水的处理和利用技术:

1. 水净化技术:火星水冰中可能含有火星土壤、岩石颗粒等杂质,需要过滤等净化手段。

2. 水电解技术:

将水分解为氢气和氧气。科学家们已经设计出能在火星上运行的盐水转化为燃料和氧气的设备(其原理类似电解器) 。

氧气可供人类呼吸以及作为火箭氧化剂;氢气可以作为燃料,用于火星车、飞行器等。

3. 水的储存和输送技术:

开发适合火星环境的高强度、耐低温的储水容器和管道系统等,将提取的水输送到不同的火星基地设施或飞行器中。

(三)相关辅助技术:

1. 火星水冰资源探测技术:

如轨道探测器上的雷达(如火星勘测飞行器携带的“浅层雷达”)来探测水冰大致位置和深度。

地面探测器搭载的光谱分析仪器等确定水冰的纯度等特征。

2. 火星环境适应技术:

为水冰资源开发设备建造防护设施,减少火

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