改造火星已經擺上人類航天事業的議程。要把火星改造成可供人類生存的空間,要做的工作可多了,但是比起人類可抵達的其它行星,火星和地球還是有較多的相似之處。比如,火星上一天的長短和地球差不多;地表之下有大量固態水;利用現有的技術,只要花一些時間,火星也可以產生一個足夠支持人類生存的大氣環境。

唯一缺失的非常重要的一個環境因素是一個足夠強的磁場。磁場能夠擋住太陽風和各種宇宙射線。地球的磁場把來自宇宙的大部份高能粒子都反射回太空,為人類開創了安全的生存環境。地球的磁場還能保護和維持大氣層長期穩定的存在,不會被太陽風破壞。科學家現在認為,早期的火星也有一層很厚的、富含水的大氣層,可是後來由於沒有磁場的保護,逐漸消失殆盡。

一份新研究探討了為火星建造磁場的幾個方案。這份研究的主要作者英國盧瑟福‧阿普爾頓實驗室(Rutherford Appleton Laboratory, RAL)的露絲‧班福德(Ruth Bamford)告訴《新聞週刊》(Newsweek):「人類重返月球在即,而未來十年內就會登陸火星,這可不是為了去插一面旗子,我們要預先進行更多計劃。」

研究人員寫道:「為火星構建這樣大型的人造結構,史無前例,也從來沒有在同行審議過的學術期刊上探討過。」

地球的磁場是內核裏面鐵合金的對流運動造成的效果。可是火星內核較小、溫度低,除非使用核武器「重新啟動」火星內核的對流機制。研究人員認為,這個方案不僅從工程實施方面難度太大,比如要鑽洞接觸到火星地核,而且即使獲得初步成功,也不知道能夠維持多久。

還有的人想過在火星地面建造巨大的螺線管提供磁場。研究人員認為這個方案要建造的設施太大,需要很多金屬材料,而且還很耗電。雖然不是完全不可行,但是他們有個更好的方案。

這份研究提出了一個創新的方案。研究分析說,需要一個磁場本質上說就是需要一個很強的帶電粒子流。這個粒子流既可以來自行星內部,也可以來自位於環繞行星的軌道。

他們想到,火衛一(Phobos)很適合承擔這個任務。它是火星兩顆衛星裏面較大的一顆,在距離火星較近的軌道上運轉——每8小時即繞行火星一周。如果在這顆衛星的表面放置一個能夠發射等離子體的設備,隨著衛星的運轉,就相當於在火星周圍建造了一個等離子環。這就能產生一個足夠保護火星地面環境的人造磁場。

研究人員承認,這個方案也會遇到很多技術難題,但現在是擺出各種方案進行比較的階段。接下來需要列出將遇到的問題,再考慮如何逐個解決。等人類登陸火星之後,把入選的方案投入實際環境測試。

這份研究10月12日發表於《宇航學報》(Acta Astronautica)。#

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