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电影《火星救援》科学性探究
内容摘要：
《火影救援》是近年来质量较高的科幻电影之一，讲述了
因为意外被
独自留在火星上的主角努力自救并最终回归地球的故事。
从科学的角度上看，
制片方还是很认真的，
首先在营造火星上的环境
就
下了大功夫，
以往我们都没有机会真正了解到火星的样子，
但本
片
真正给了大家这么一个机会。
而且从科学性来说，
本片的科学逻辑十
分严密，没有填不了的巨坑，而且全片没有什么比较狗血
的情节，所
有的行为都是以理智为原则，
唯一一点遗憾就是在表
现中国航天局高
伟光的形象的处理上有点生硬，让人觉得并不是要吹捧而是要黑化，
还有一点就是主角种土豆的舱室突然爆炸导致土豆都死了这里情节
出
现的太突然，不太科学，
让人觉得是刻意为之。但总体上来说本片
还是妥妥的硬科幻电影，科学逻辑严密值得一观。
正文：
火星上的风暴
大风暴是不可能在火星
上出现的。
火星上的气压很低，
不到地球
的百分之一。
换句话说，
即使是火星上的风速达到了
160
公里每小时，
其实风力也就相当于地球上
16
公里每小时的风力，这点风也就能放
个风筝。所以，
其实电影中所描写的大风暴不可能出现。虽然原作作
< br>者安迪·
威尔自己也知道这一点，
但是他也有他作为故事
的
“造物主”
的权利：
“我需要一个让
航天员离开火星的方法，所以我在这里稍微
杜撰了一下。而且，难道你不觉得突如其来的
大风暴感觉很酷吗？”
火星上的行走方式：
本片所有小伙伴
在火星上走路的样子和地球上无疑，
可是我们都是到
火星也是失
重状态呀！
火星上的重力马特·
达蒙在火星上保持着地球
般的移动方式是不科学的，
因为在现实中的火星的重力只有地球的三<
/p>
分之一。
NASA
也曾做过设想，结论是
在火星上行走的最有效的方法
就是用跳的方式进行大步移动，
或
是拖着脚进行小步移动。
剧中的宇
航服参考了
< br>2030
年之后真实任务使用的太空服为原型，每套至少重
达
40
磅。但是因为重力的原因其实只有三分之一的重量，所
以行动
起来应该会更轻盈一些才对。
如何在风暴中活下来
沃特尼为什么能
在风暴中活下来？虽然，
他的宇航服被刺穿，
但
伤口中渗出的血液及时凝结堵住了创口——且慢，
仅仅靠着血液凝结
就可以隔开宇航服内外的压力差吗？
火星大气的
密度很低，
“海平面”气压大约只有地球的
0.6%
，而
宇航服内的气压呢？目前，
看似厚重的舱外宇
航服并不能在其内部维
持
1
个大气压的
环境，而是只有
32.4
千帕，也就是约
0.3
个大气压：
这倒是让封堵创口的血块压力小了很多。<
/p>
在相当于珠峰顶端的气压下，
宇航员依
然可以呼吸自如，
原因在
于呼吸的几乎是纯氧——虽然气体稀薄
，
但氧气的密度并不比空气中
低。在这
32.4
千帕的气压里，氧气贡献了
20.7
< br>千帕，这就是所谓氧
气的“分压”
，通常用来衡量各种呼
吸气体中氧气的有效浓度。
这样看来，我们的主角并不会因为
“漏气”而死，这的确是符合
逻辑的。不过假如他没有及时苏醒，在氧气耗尽之前，也可
能因为氧
气中毒而彻底失去知觉——这话听起来怎么自相矛盾？原来，
< br>宇航服
呼吸系统的一个主要作用就是去除呼出的二氧化碳，
Mark
晕倒这么
久，吸收二氧化碳的化学制剂早已饱和，
为了防止二氧化碳中毒，宇
航服开始主动排气，
并用备用的氮气
填充进来保持气压。
当氮气也不
够用的时候，只好加入过量的氧
气。如果氧分压超过
45
千帕，中枢
神
经，视网膜，肺部就很容易受损。不过，如果火星宇航服的气压和
目前的舱外宇航服一致
的话，
Mark
活下来的概率还是很大的。
营救需要四年周期
清醒之后，
Mark
就得考虑自己到底能不能撑到
NASA
来救他的那
一天。
从地球发射
火箭到火星，
最基本的思路就是找到一条连接地球
和火星的椭圆
轨道。
航天器最常用的变轨方式——霍曼转移轨道。
走
这条轨道所花时间刚好就是椭圆轨道周期的一半，
而轨道周期只和椭
圆的半长轴有关。
因为这条轨道的半长轴
介于地球和火星之间，而一火星年等于
1.88
地球年，
所以从地球到火星至少需要大半年的时间。
也许有人觉
得这条轨道显然距离太长，为什么不选择短一些。
短
的轨道实际上是一个大得多的椭圆轨道的一部分，
为了进入这
条
轨道就需要大量的能量，
而人类目前的火箭技术还不足以支持这样
的飞行，而且，为了从这条轨道登陆火星，必须进行减速，减速所消
耗的推进剂不会比
发射时少多少，这都是技术达不到的。
实际上，
以人类目前的航天水平，
直接走霍曼转移轨道都很困难，
目前的大多数载人火星计划都需要空间站进行物资中继，
所以刚开始，
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