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定居火星新思路:500万立方公里冰资源成关键建材

IP属地 中国·北京 编辑:赵静 IT之家 时间:2025-12-19 12:09:50

IT之家 12 月 19 日消息,科技媒体 Science 于 12 月 16 日发布博文,报道称在美国地球物理联合会(AGU)年会上,哈佛大学研究团队提出新的定居火星可行方案,利用火星丰富的冰资源建造栖息地。

该团队由哈佛大学行星科学家 Robin Wordsworth 带领,他指出火星表面及地下蕴藏超过 500 万立方公里的冰,这为建造防护性栖息地提供了理想材料。

火星北部冰盖,图源:美国宇航局

研究人员展示了相关模型,表明利用冰建造的结构不仅隔热性能优越,还能有效防御太阳有害射线,有望让未来的火星宇航员居住在类似“冰雪奇缘”的世界中。

IT之家援引博文介绍,火星栖息地的建材主要有两种选择:冰与风化层(尘埃和碎石)。Wordsworth 指出,利用风化层并非理想之选,主要是因为需筛分大量硅、氧元素并经高温熔炼制成玻璃,能耗极高。

相比之下,受地球冰洞启发,研究团队选择了更易获取的冰。前哈佛本科生、现研发中心系统工程师 Rafid Quayum 主导了这项工作,他提出将冰栖息地设计为占地约 1 公顷的穹顶结构,内设居住区与农业区。

图源:AGU 2025 年会官网

数学模型验证了冰结构的实用性。在隔热方面,数米厚的冰层能将内部温度从火星常见的-120°C 提升至-20°C,这一温度虽不温暖,但足以维持冰体稳定。

在结构强度上,通过掺入水凝胶(富含聚合物链)可显著提升冰的抗压性与柔韧性。针对冰在低压下直接转化为气体(升华)的风险,研究团队建议添加防水涂层加以抑制,不过该涂层材料可能初期需从地球运送。

冰栖息地最大的优势在于其独特的光学特性。模型显示,冰层能阻挡大部分紫外线波长,同时允许可见光和红外线透过。这一特性至关重要,既保护了人类免受电离辐射伤害,又引入了对植物光合作用及宇航员生理、心理健康不可或缺的自然光热。

尽管前景诱人,该方案仍面临严峻挑战。首先是工程量巨大,现有能源水平下(相当于国际空间站功率),每天仅能处理约 15 平方米的冰建材。其次,苏黎世联邦理工学院的 Adomas Valantinas 指出,火星频繁的尘暴会覆盖冰层,削弱其透光与隔热优势。

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