宇航员到火星需要360天，如何让他们活着回来？（下）

　　之前，我写了两篇文章，分别是《宇航员到火星需要360天，如何让他们活着回来？（上）》和《宇航员到火星需要360天，如何让他们活着回来？（中）》。既然写了上篇、中篇，当然要写下篇。今天就补上。
　　前面的文章中，我提到了以21世纪的可预测技术，如果想要让执行火星任务的宇航员们活着回来，就得采用钯燃料箱液态氢组合的防护措施。即：钯这种金属可以吸收氢气后膨胀，适合制作为液态氢的燃料箱。可以用钯金属的燃料箱灌满液态氢，就是一个绝妙的辐射防护装置。然后，将一组这样的钯金属燃料箱包裹在飞船的外围，既能给飞船提供燃料，也可以做辐射防护伞，可谓一举两得。
　　《星球大战》剧照
　　我还指出，随着人类往深空进一步扩宽探索和生存的空间，对推进器的技术有了高更的要求，传统的化学燃料已经远远不能满足要求。所以，核聚变发动机是科学家急迫攻克的一项应用技术，将在两个世纪内实现。除此之外，我提到了一种比采取金属防辐射更加科幻的技术，即电磁屏障技术。也就是很多科幻作品中提到的防护罩。我在小时候看过一部科幻电视剧，说的是世界毁于垃圾污染，科学家打造出一艘移动的实验车，配置了一种防护罩，只要打开这个防护罩，实验车就释放出一种近乎透明的电磁墙挡住外界的进攻，什么枪炮都攻不进来，外界的强辐射也被罩子挡住。《星球大战》中也有防护罩这种东西，打开装置就形成一个结界，可以抵御激光枪的伤害。
　　关于防护罩，并不是只有科幻，实际上有一些科技强国的工程师已经在研究和探索其可能性。在科学原理上说，并不反对出现这种技术，但目前仅是研究的起始阶段。我可以明确地告诉大家，目前全球范围内研究电磁防护罩技术最先进的国家，并不是大家脑海中的西方发达国家，而是中国。更进一步说，电磁防护罩技术研究进展排名世界第一位的团队在中国科学技术大学。就是在安徽省合肥市的那所理工科名校。当然，具体到了哪一步，我不能说。总之，中国人在这方面的理论上已经出现了巨大的进步和创新。
　　这所大学出的院士数量超过了清华北大
　　一旦电磁防护罩技术成熟和投入应用，就是从事航天事业的宇航员的福利。飞船配置上这种防护罩，理论上可以抵御很强的宇宙射线辐射。宇航员往返一次火星，最快需要360天，久一点的需要480天。即使是360天的旅程，宇航员也要遭受23Sv（希沃特）的辐射，相当于在核潜艇上维护核反应的工作人员一年允许辐射量的15倍。以后宇航员肯定要航行到比火星更远的深空区域，他们遭受的辐射也要远远大于这个数值。甚至会出现几十万人居住的超级世代飞船，几代乃至十几、几十代人都毕生生活在一艘庞大的太空船上，就需要一种技术保护所有人的生命安全。而电磁防护罩就具有这种优越性。这种防护罩的工作原理就是直接在飞船的外壳产生电磁场，用于抵挡或者偏移来自外界的辐射。
　　防护罩技术可以分为三种模式，但每一种防护罩技术都有一些急需解决的难点。
　　第一种模式，就是在飞船的外壳产生带负电荷的电磁场。一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它弥散运动的若干电子组成。电子（Electron），是一种基本粒子，带有负电，电量为1。6021766341019库仑。这种负电荷的电磁场，将整个飞船包裹在里面，由于同性相斥的原理，可以抵御绝大多数带负电的粒子。因为宇宙辐射中很多都是带负电的粒子。制造出带负电荷的电磁场，在技术上是最简单的，其实我们现在就可以做到。但是问题在于，整个飞船都被这种负电荷电磁场包裹起来的话，由于宇航员或者其他船员长时间被整个包裹在里面，会不会出现一些生理上的问题？低能态的负电荷作用于人体，就会造成一些新陈代谢上的改变，有些是正面的，也有些是负面的。飞船被一个能量基数很高的负电荷电磁场包裹起来，这些强电磁场对人体有没有危害，目前还需要研究。
　　石墨烯与超导
　　第二种模式，即模拟地球环境，在飞船外壳附近制造一个强磁场。这个需要更高的技术水准。需要对超导技术的突破。曹原研究的课题方向就是石墨烯与超导，这是一个很有前途的研究。石墨烯的特殊结构，使其具有优异的导电性能，所以它被用于涉及超导体的研究。曹原通过研究发现，偏转两层石墨烯的方向，使其夹角变为1。1度，则在1。7K的情况下，石墨烯就可以表现出超导特性。但起码在本世纪内，超导不太不能在室温条件（1826摄氏度）下实现。因为超导现象需要超低温。见我之前写的《中国科学天才曹原，能不能拿诺贝尔奖？》一文。如果说第一种模式的难度为100，第二种模式的难度就为10000，是前者的100倍。而且，还有一个特别难以解决的困扰，就是人体在强磁场环境中会出现健康方面的不利因素。所以，研究这种防护罩的要点在于，要控制这种强磁场的作用范畴，让这种结界仅作用于飞船的外壳附近，而不能直接作用于飞船乘客的人体处。所以，需要研制一种屏蔽强磁场的涂料或者其他材料，将强磁场隔绝在人员活动区的外面。虽然实施起来困难重重，但这种技术是最有发展前景的，因为它的抵御宇宙射线辐射的效果是最佳的。除了不能近距离抵御超新星爆发的辐射冲击波，它可以抵御绝大多数来自银河系的射线辐射伤害。
　　第三种模式，就是采用等离子防护。火焰就是一种低温的等离子态。这种方案是利用困在强磁场中的大量电离粒子屏蔽宇宙射线辐射。从技术原理上说，似乎并不困难，其难度系数和第一种模式即负电荷电磁场差不多。而且等离子防护需要的原材料和技术都是现成的，启动防护罩之后所消耗的能量也是最低的。但它也有实施的困难，就是生成电离子场的机器设备，其损耗非常大。比如，假设采用其他模式制造防护罩可以重复1000次，采用等离子场防护罩就只能重复80100次。简单说，就是太费钱了。而且启动等离子体的设备，需要大量的电能，这就需要我们制造出核聚变发动机才能满足需求。而核聚变发动机可能还需要2个世纪才会投入应用。
　　总而言之，其实上述的三种防护罩模式都挺花钱的。费用过高，会限制航天事业的私营化和市场化。政府和公益部门不可能无限制地投入资金用于发展航天。只有当航天成为一门好的生意，确实有利可图，让资本市场觉得值得，才会源源不断地投资进去，产生一个健康的市场。所以，降低成本才是关键。既要保护宇航员在执行任务的过程中可以健康的活着，要不能投入资源太多。所以，高档和低档防护措施的结合，是一个值得考虑的方案。比如，宇航员在执行任务时，可以采取自动预警方案。如果计算机发出预警，说马上要进入强辐射的高危区域，或者恒星目前阶段有耀斑的迹象，检测到全波段的电磁辐射有增强的现象，飞船即自动采取电磁场防护罩的高档手段。如果处于一个危险系数较低的过程，则飞船不使用电磁场防护罩，而是采用普通的防护措施，比如使用某些惰性物质的物理防护。这样才经济。
　　太阳耀斑现象
　　人类迟早要大规模进入太空，这是大势所趋。否则的话，就是坐以待毙。我在《马斯克硬怼美国空军，终于打破航天商业垄断》一文中引述了埃隆马斯克的演讲。他多次在公开场合表述说：
　　人类未来的命运只有两种可能。一种是被永远的困死在地球这座牢笼里面，丧失了进入太空的能力和勇气，最终在一场灾难中被集体灭绝。一种是人类最终掌握了一定的航天技术，把人类文明之花扩散到星辰大海之中去，这样就避免了团灭的危机。
　　在人类文明真正大规模征服星辰大海之前，需要有无数宇航员先驱的牺牲。再先进的技术也是从较低的技术逐步发展起来的。在目前阶段，首要任务就是在本世纪上半叶完成火星任务，火星任务的成功将是一系列伟大载人航天事业的开端。
　　作者：怀疑探索者