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【科普】 170411星辰大海之月球火星的抉择

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内太阳系星球



IP属地:广东1楼2017-04-11 19:07回复
    我国自主研制的首艘货运飞船“天
    舟一号”将于4月中下旬发射,嫦娥五号登月
    采样返回也将于今年下半年由长征五号发射。
    明年也就是18年,嫦娥三号的同胞妹妹嫦娥四
    号将会降落在月球背面。2020年,中国一次性
    绕落火星计划实行。
    在航天领域,中国正拼命追赶,中国空间
    站近地也会上线。而美国已经确定在2024年建
    设好月球L2点空间站,为2033年前往火星作准
    备。可以说中美还是有差距。
    《三体》作者大刘曾经反问:“三亿多年
    前生命从海洋爬上陆地有什么用?” 。星辰大
    海不是大航海时代的翻版,其意义远大于大航
    海。能够与之相提并论的恰恰是大刘所说的”
    海洋生物爬上陆地“。水体环境、空气环境是
    生物生存的两大环境,就算是大航海时代也是
    同样的空气环境。而进入太空则是环境的进阶
    ,是远远不同于水体和空气的真空环境。用马
    哲来说,大航海时代是量的增加,而星辰大海
    则是”质“的转变,是人类必须经历的进化。
    输了大航海,没事,我们中国大陆没丢。但是
    输了星辰大海,我们整个东亚种族就没有了希
    望。
    海洋生物进化为陆地生物最重要的什么?
    答案是潮汐地带。如果没有太阳和月球的引力
    导致的潮汐现象,陆地生物都可能不会出现。
    正是潮汐的半干半湿环境使得鱼类不得不进化
    为两栖类。从海洋到陆地由太阳和月球帮忙,
    但是进入太空环境就只能靠人类自己。从空气
    进入太空,最大的变化是空气和重力的缺失,
    空气人类可以长期制造,但是重力不可能。就
    算使用离心模拟重力,也只能应用与宇宙飞船
    。无法解决其他星球表面重力与地球不同的情
    况。因此人类进化为无重力生物,就和海洋生
    物要适应干旱多辐射大温差的陆地环境一样(
    水的折射率是1.333,空气是1.0003,真空是1
    ,水里辐射更小温差更小)
    在接下来的几百年内。适合人类登陆的只
    有两个星球:月球和火星。金星和水星的情况
    不用多说,小行星带的微重力不适合现在的人
    类。木星以及木星卫星太远,美国朱诺探测器
    花了5年才到达。月球重力是地球的16.666%,
    火星重力是地球的38%,都是很适合的“重力
    潮汐地带”,可以让人类在这里进化出适应微
    重力的基因。人类是能改造自己的基因,但是
    前提是这个基因天然存在。人类无法凭空制造
    出新基因,只不过是复制粘贴而已。而又没有
    失重生物,因此只有人类自己亲自上了。
    月球南北极的水大约是10的13次方千克,
    火星的水是10的16次方千克,地球的淡水是10
    的19次方千克(加海水是10的20次方千克。小
    行星带中的谷神星就有10的19次方千克的水,
    还不算其他有水的小行星。有人计算过,小行
    星能养活千亿人类,因此地球是“海洋”,月
    球和火星是“潮汐地带”,那小行星带就是“
    陆地”。
    无论是月球还是火星,都不是人类的未来
    ,只不过是个垫脚石。小行星带才是能够取代
    地球的未来。在地球上海运是最节省能量的方
    式,因为重力井的影响,只有等势面上的运动
    才是最节能的。但如果是小行星带,空间几乎
    是无重力运输,比海运更节能,运速更快。其
    发展速度要超过地球。


    IP属地:广东3楼2017-04-11 19:10
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      火箭到月球需要10.848km/s的速度,到达火星轨道需要11.6km/s的速度。到达火星可以利用火星大气减速,而到月球需要克服月球的引力。月球逃逸速度为2.38km/s。根据动能公式E=1/2mv^2,每千克物质到达月球所需要能量是到火星的91.66%,可以看出到火星和到达月球其实是差不多的,月球所需能量要少一点。其次算一下两者到达小行星带的能量。从月球出发需要逃逸速度2.38km/s的,需要克服地球和火星轨道的引力势能差(△E=1/2*11.6^2-1/2*10.848^2)。从火星出发需要逃逸速度5km/s。经过计算,从月球出发到达火星轨道需要能量是逃离火星引力场的90.11%,同样月球所需能量略小于火星。
      再来计算航行时间,从地球到月球需要3~4天(阿波罗计划),从地球到火星需要240天。根据开普勒第三定律R^2=T^3,从月球到小行星带(按2.8天文单位计算)用霍曼转移轨道需要2.62年,从火星到小行星带用霍曼转移轨道需要3.2年。(虽然同样是霍曼轨道,月球所需时间小于火星)
      上面是理论计算,来看实际火箭载荷如何?长征五号月球轨道转移8.2吨(嫦娥五号8吨),火星转移轨道5吨。长征九号月球转移轨道50吨,火星转移轨道37吨。长征3号乙增强型火箭465吨,嫦娥三号发射载荷3780公斤;美国宇宙神5号火箭546吨,好奇号火星探测器发射载荷3893公斤。
      从以上可以看出,月球比火星容易一些,但相差不大。至于星球环境,火星要比月球好,水也多。知乎有个回答:火星和月球哪个更适合成为人类第一个外星永久殖民地?https://www.zhihu.com/question/36052345可以参考。
      在辐射上,好奇号探测出火星表面与空间所受辐射相同,是10的数量级,地面是0.03的数量级,客机是2.8的数量级。而月球表面则是7~12的数量级,虽然月球看似没啥空气。但是因为月球引力存在,月球大气类似空间站外部的地球大气,每立方厘米里有8万个分子,对宇宙辐射有一定防护。但是对太阳辐射防护不如火星。


      IP属地:广东4楼2017-04-11 19:13
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        月球和火星应该选哪个?或许最佳答案是都选,但地球不是只有中国人。现今欧美和东亚两大优秀族群是人类的尖子生,也是唯二有能力和希望送人上月球和火星的。而且月球和火星只不过是垫脚石,作用只有一个是人类进化为适应微重力的生物。要说居住,无论火星还是月球都不如地球上的沙漠。
        因此,从进化为微重力生物角度看。月球要比火星更为合适,其次月球所受阳光强度是火星的两倍。这对于早期移民至关重要,火星需要小型核裂变反应堆加持。而月球只需要阳光即可。从水方面考虑,火星要比月球更好。
        无论是选哪个,都可以。最后总要的是要至少在其中一个星球上占据主导地位,以用来继承文明。10万年前,现代人祖先离开非洲,而今非洲成为全人类的没落地,成为大航海时代被殖民的对象。地球的未来的结局是类似,由于重力井的束缚,地球土著在月球火星人具有数量优势,但是一旦月球人和火星人进化完成进军小行星带。人类的核心发展族群也会从地球移到小行星带。
        留在地球上就会和10万年前留下非洲的现代人后代人一样,被逐渐淘汰。【完】


        IP属地:广东5楼2017-04-11 19:26
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          PS一张月球和火星的合影,大致按一半比例拼的


          IP属地:广东29楼2017-04-12 10:19
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            @莫陌漠feng

            这是未来100年内人类的主要星际运输工具以及运输目标


            IP属地:广东30楼2017-04-12 10:27
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