如何在火星上建設城市？

歡迎來到有史以來最先進的城市。

一座火星城市的俯瞰圖。圖源：ABIBOO/SONet

幾個世紀以前，當艾薩克·牛頓談及他的眾多發(fā)現，他說如果他能看得更遠，那只是因為“站在了巨人的肩膀上”。21世紀，當各個大國和航天公司正在竭盡一切的技術、試圖在火星上建立第一批人類城市時，或許很快就要產生和牛頓同樣的感受。

這意味著科學家仍需在許多不成熟的前沿領域進行開拓?！坝幸恍╆P鍵的技術我們依舊沒有解決，隧道——就是最重要的因素之一，我們必須找到正確的解決方法。” ABIBOO建筑工作室的創(chuàng)始人兼建筑團隊負責人阿爾弗雷多·穆尼奧斯（Alfredo Munoz）在接受《有趣的工程》視覺采訪時表示。

ABIBOO計劃在火星的懸崖表面鉆出龐大的隧道網，在這些隧道內建立巨型建筑，并將它們連接成更大的“宏觀建筑”。但在挖掘隧道之前，還有一系列工作——要跟進技術、要在火星上找到合適的位置、要轉移施工團隊和設備、還要從火星環(huán)境中生產可持續(xù)的材料。簡而言之，我們必須在火星上，建設城市。

火星懸崖上向外凸出的城市模型。圖源：ABIBOO/SONet

1. 建設火星上的可持續(xù)發(fā)展城市

穆尼奧斯表示：“我們首先需要轉移第一批貨物，埃隆·馬斯克以及像SpaceX這樣的航天機構至關重要，因為Nüwa城僅僅只是一個更大規(guī)模的運作的開始。”但在25萬居民遷徙之前，最早一批的太空工程師團隊，就要面臨巨大挑戰(zhàn)?！耙扛艉脦啄?，才能有一次登陸火星的機會，因此為了盡可能讓火星上的城市達到臨界的最大規(guī)模，我們的科學技術需要指數式的高速發(fā)展——直到我們具備物資遷移的條件為止?！?/p>

火星上的第一座城市被命名為“Nüwa”，她將承載著直徑32.8英尺（10米）的隧道——“這個問題如今的技術也能解決?！钡@并不是最艱巨的任務。想在火星上殖民，幾十年來最具挑戰(zhàn)性的問題，而是如何把足夠的物資轉移到另一個星球上。如果從月球上把物資發(fā)射到火星上，節(jié)能又省錢，但要想把這么多的物資運送3400萬英里（5460萬公里）可不是件容易事兒，就連只運送幾個街區(qū)的距離都必定舉步維艱。

建設Nüwa城，關鍵在于城市的基礎設計?！跋胱屵@座城市建設和運作起來，能用的地球上的資源非常少。大部分材料必須在火星上生產。這也就是為什么要建五個不同的城市，因為所需的一切資源不可能僅從一個地方獲得?！睂Φ厍蚨?，可持續(xù)發(fā)展意味著：能達到同等發(fā)展目標的前提下，避免能量和資源的浪費，并且不污染環(huán)境。穆尼奧斯 反問道：“既然我們可以在紐約生產材料，為什么還要把材料從巴厘島帶到紐約呢?”他認為，可持續(xù)發(fā)展“不僅是不破壞環(huán)境，更是用最少資源、實現最大效益?！?/p>

實現火星上的可持續(xù)發(fā)展，竅門在于“不污染水資源的前提下，以經濟、可擴展的方式建設城市，” Munoz說道，“這不僅僅關乎保護環(huán)境，還在于如何巧妙地利用環(huán)境?！?/p>

居民登陸Nüwa城的景象。圖源：ABIBOO / SONet

1. 氧氣、水、二氧化碳、大量鋼鐵

然而，無論是在火星上還是在地球上，任何城市要想繁榮，都需要大量的水和二氧化碳（CO2）。穆尼奧斯告訴記者：“構建城市時，鋼鐵是用的最多的材料。但建立Nüwa城，另一個至關重要的因素，是要具備轉化和生產氧氣的能力。”盡管，有不少人提議，可以通過植物產生氧氣，但是穆尼奧斯和ABIBOO認為，這并不足以支撐整個城市的人口。“根據我們的分析，在一個能維持生命的系統(tǒng)中，僅僅依靠‘植被產氧’是不夠的?！?美國航空航天局（NASA）的“毅力”號探測器因此展開實驗，探究火星上獲取氧氣的方法。在ABIBOO公司，“核心的科學家們正在考慮，可以運輸使用過的空氣，產生用于呼吸的空氣……這跟冰箱幾乎是一個道理”。

“大部分土木工程的艱苦工作將由機器人來完成，雖然人類不可能完成所有的工作，但是他們可以監(jiān)督機器人工作?！北M管也有人提過用機器人建造隧道的想法，但在懸崖邊上的隧道里具體建什么，卻是由ABIBOO第一個提出的。“‘宏觀建筑’其實是我們創(chuàng)造的一個概念，它由很多自成一體、功能齊全的模塊共同組成?！闭麄€宏觀建筑就像一個巨型樂高積木，只不過配備了中央供暖系統(tǒng)。

火星上一個城市模塊的內部景象。圖源：ABIBOO / SONet

3 “宏觀建筑”將迎接重重挑戰(zhàn)

每座宏觀建筑有半英里（800米）寬，656英尺（200米）高，492英尺（150米）深——幾乎和紐約市中央公園一樣寬。穆尼奧斯表示：“每座宏觀建筑將包含12個模塊建筑，每個模塊建筑都由相互關聯的3D隧道組成?！钡@個計劃，并不是要重復中產階級社區(qū)千篇一律的美學。因為這12個模塊 “每個都與眾不同”，它們相互協(xié)作，轉化功能模式，創(chuàng)造與眾不同的建筑整體。

各種“宏觀建筑”的示意圖。圖源：ABIBOO / SONet

在功能上，這些巨型建筑會結合工作場所和住宅模塊，但概念上，其實是一些更適合居住，另一些更適合商業(yè)用途。“每座宏觀建筑也各不相同”，正是因為這樣，才創(chuàng)造出了“巨大的多樣性”。由于隧道相互連接的方式各異， 因此各模塊的排列也不固定，共同造就了每座宏觀建筑獨特之處。

工作和居住模塊會通過高速電梯系統(tǒng)彼此相連。圖源：ABIBOO / SONet

在懸崖的一側建造城市是一個明智的決定，因為在火星表面上問題比比皆是?；鹦潜弧把蜎]”在太陽輻射中，懸崖便成為了一個天然的屏障，抵御地球上任何地方都無法抵擋的輻射?；鹦巧系牧硪粋€問題，是過低的氣壓?！芭c地球上的建筑物倒塌相比，火星上建筑物更可能因為環(huán)境的低氣壓爆炸。人類和動物需要的氣壓只是地球海平面大氣壓的70%，建筑物內有80%的大氣壓”，因此在火星上，如果不斷讓氣球膨脹到這個內部壓力，“在某一時刻它就會爆炸”。這對火星上的任何城市而言都是糟糕的結局。

“建筑越大，壓力就越大——建筑所需的結構量就會增加，同時也需要將其更牢固地固定在地面上。”因為，如果建筑中含有比外部大氣壓力更高的空氣，整個建筑最終就會升到火星的天空中。這意味著，要想生產化學品，必須在厚筒倉內進行，以避免因壓差而發(fā)生的爆炸?；鹦巧袭斎贿€存在著其他的挑戰(zhàn)，比如重力較低，以及熱量容易流失到外部環(huán)境。穆尼奧斯認為，通過在地下建造房子，“很多問題就能迎刃而解”。

Nüwa城的大面積庭院。圖源：ABIBOO / SONet

1. Nüwa城可能是迄今為止最先進的城市

不過，假設一個孩子從小就在這樣的地下洞穴中長大，這對心理健康可不是什么好事，當然也不能很好地激勵人們移民火星。“所以，我們旋轉個90度。我們把一切建筑都位于地下，由于我們可以進入懸崖的另一邊，因此，不妨打穿懸崖，既能讓直射的陽光照進室內，又能將人們隔絕于外界的惡劣環(huán)境。”在城市上方、山頂的平臺上，可以種植用于生產食物的植被，那里能“為植物提供適合生長的巨大能量”，“一方面人類不能進入這塊種植區(qū)域，另一方面，植物也不需要室內那么大的氣壓。”

城市內部圖，可將火星地平線盡收眼底。圖源：ABIBOO / SONet

然而，在過去的十年里，也有其他在火星懸崖上建造城市的提議。2016年的火星城市設計競賽里冒出了一個概念，它從約旦沙漠里的一個有趣的城市——佩特拉得到了啟發(fā)。但是ABIBOO的理念更進一步。“要為火星提供一個完備且現實的城市建設方案，非同小可。這個方案涉及各個領域，包括生命支持系統(tǒng)、行星地質學、天體物理學、空間工程、生物學、藝術、建筑學、天體生物學、采礦學、心理學、太空法律”等等。SONet是一個多學科融合的團隊，他們一直專注于在其他的世界里找到合適的定居之地，并且也提供了這樣的科學專業(yè)知識。通過Nüwa城和其他未來的火星城市的建設，ABIBOO的目標，是樹立全新身份，創(chuàng)造融合科學，誕生藝術，“因此我們也能和我們生活的地方產生更加感性的聯系?！?/p>

3月份下旬，ABIBOO預測Nüwa城的建設將于2054年啟動。但在把第一批宇航員送上火星表面之前，很難預測下一步計劃什么時候才能展開。穆尼奧斯說：“所有方案的落實都是先在實驗室里開始的，盡管2054年啟動建設城市聽起來還挺實際，但真正的啟動受其他所有因素的影響?！奔尤隨paceX的首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克想要推遲火星計劃，那么ABIBOO也會隨機應變?！拔覀冃枰暗巧匣鹦堑挠詈絾T們帶來的分析數據，找到火星上合適的選址，不然是沒法建設Nüwa城的。”不過，一旦Nüwa城真正開始建設，擁有技術最先進的人類城市的，將不再是地球，而是火星。

BY: Brad Bergan

FY: 小戴同學

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