——第一章問(wèn)題研究

——火星基地應(yīng)該是什么樣子？問(wèn)題提出在太陽(yáng)系中，火星被認(rèn)為是除地球外最適合人類(lèi)居住的星球。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，人類(lèi)向火星發(fā)射探測(cè)器，開(kāi)啟了火星探測(cè)之旅。科學(xué)家設(shè)想在火星上建立人類(lèi)定居點(diǎn)。假設(shè)技術(shù)能夠解決目前所有的難題，可以順利將人送到火星，那么建立一個(gè)火星基地需要哪些條件呢？“祝融號(hào)”火星車(chē)研究思路分析火星基地的基本功能，繪制構(gòu)想圖。收集資料，了解人類(lèi)目前在生物圈研究領(lǐng)域的成就。收集資料，了解火星表面的自然狀況。分析火星基地應(yīng)具備的基本的生命保障條件。視頻導(dǎo)入我們?yōu)槭裁刺剿骰鹦腔鹦堑幕靖艣r01火星的基本概況太陽(yáng)系八大行星之一，是太陽(yáng)系由內(nèi)往外數(shù)的第四顆行星，屬于類(lèi)地行星。直徑約為地球的53%，質(zhì)量為地球的11%，表面重力約為地球的2/5。自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期均與地球相近，平均火星日為24小時(shí)39分35.244秒，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時(shí)間的兩倍?；鹦情偌t色外表是地表的赤鐵礦（氧化鐵）。位置大小運(yùn)動(dòng)特征地表成分火星的基本概況與地球相比，火星地質(zhì)活動(dòng)較不活躍，地表地貌大部分于遠(yuǎn)古較活躍的時(shí)期形成，有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽(yáng)系第一高山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號(hào)峽谷。南北極則有以干冰(固態(tài)的二氧化碳)和水冰組成的極冠，風(fēng)成沙丘亦廣布整個(gè)星球。地表形態(tài)水手號(hào)峽谷奧林帕斯山資料1火星因表層土壤富含鐵元素，具有紅色的外表，被稱(chēng)為“紅色行星”。火星大氣稀薄，二氧化碳含量達(dá)95%以上?；鹦潜砻鏈夭詈艽?，赤道地區(qū)夏季白天溫度為21℃，到了夜晚能降至-73℃.火星表面遍布?jí)m埃，常年有大風(fēng)，沙塵暴往往能持續(xù)數(shù)周。從太空拍攝的火星照片顯示，火星表面有干涸的河床，這表明火星上曾經(jīng)存在過(guò)液態(tài)水。科學(xué)家據(jù)此推測(cè)火星表面曾有比現(xiàn)在更厚的大氣層，溫度也很高，這樣才能保證液態(tài)水的存在。火星的兩極覆蓋著由干冰組成的冰蓋?？茖W(xué)家檢測(cè)了“好奇號(hào)”探測(cè)器采集的火星土壤樣本，發(fā)現(xiàn)火星土壤中含有少量的水分子。近期的研究發(fā)現(xiàn)，火星中緯度地區(qū)地表之下埋藏大量的水冰。1.火星上是否具備人類(lèi)生存的條件？提示：結(jié)合地球存在生命的原因和火星基本概括進(jìn)行分析。從火星所處的外部環(huán)境看，火星與太陽(yáng)的距離比較適中，太陽(yáng)光照比較穩(wěn)定；太陽(yáng)系中大小行星各行其道、互不干擾，處于一個(gè)比較安全的宇宙環(huán)境之中。從火星自身所具有的條件上看，一是火星具有固體表面，表面遍布?jí)m埃；二是在火星的土壤中含有少量的水分子，火星中緯度地區(qū)地表之下埋藏著冰，火星南極冰蓋下蘊(yùn)含著大量的液態(tài)水。資料1火星因表層土壤富含鐵元素，具有紅色的外表，被稱(chēng)為“紅色行星”?；鹦谴髿庀”?，二氧化碳含量達(dá)95%以上。火星表面溫差很大，赤道地區(qū)夏季白天溫度為21℃，到了夜晚能降至-73℃.火星表面遍布?jí)m埃，常年有大風(fēng)，沙塵暴往往能持續(xù)數(shù)周。從太空拍攝的火星照片顯示，火星表面有干涸的河床，這表明火星上曾經(jīng)存在過(guò)液態(tài)水?？茖W(xué)家據(jù)此推測(cè)火星表面曾有比現(xiàn)在更厚的大氣層，溫度也很高，這樣才能保證液態(tài)水的存在。火星的兩極覆蓋著由干冰組成的冰蓋。科學(xué)家檢測(cè)了“好奇號(hào)”探測(cè)器采集的火星土壤樣本，發(fā)現(xiàn)火星土壤中含有少量的水分子。近期的研究發(fā)現(xiàn)，火星中緯度地區(qū)地表之下埋藏大量的水冰。2.若在火星上生存，需要改造哪些環(huán)境條件？大氣：火星大氣層極稀薄，火星上缺乏人類(lèi)呼吸的氧氣。創(chuàng)造合適的大氣環(huán)境溫度：火星表面晝夜溫差極大，平均溫度為-55℃，大部分地區(qū)四季嚴(yán)寒。減少晝夜溫差液態(tài)水：嚴(yán)寒的氣溫?zé)o法存在低鹽液態(tài)水。創(chuàng)造合適的水環(huán)境02火星基地的建設(shè)資料2：綠航星際為開(kāi)展載人航天深空探測(cè)提供技術(shù)設(shè)備，為人類(lèi)星際旅行和地外居住創(chuàng)造保障條件，我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了“綠航星際”這一受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由植物艙、乘員艙、生保艙和資源艙組成。

它基于生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)動(dòng)植物培養(yǎng)、廢水廢物處理、大氣調(diào)控等多個(gè)功能單元的協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)封閉環(huán)境內(nèi)的大氣、水和食物的循環(huán)再生，建立適合人類(lèi)長(zhǎng)期駐留的生命和健康保障體系，減少地面物質(zhì)補(bǔ)給需求。

2016年12月14日，4名志愿者結(jié)束了為期180天的密閉實(shí)驗(yàn)。艙內(nèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了志愿者所需氧氣、水及部分食物的再生式供應(yīng)。

該次實(shí)驗(yàn)為我國(guó)空間站任務(wù)提供了有力的技術(shù)支持，也為未來(lái)地外星球基地生命保障技術(shù)的預(yù)先研究打開(kāi)了新局面。1.“綠航星際”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為什么要在封閉環(huán)境進(jìn)行?火星表面環(huán)境惡劣，人類(lèi)很難生存，或許可以嘗試在密閉的人造環(huán)境中生存。資料2：綠航星際為開(kāi)展載人航天深空探測(cè)提供技術(shù)設(shè)備，為人類(lèi)星際旅行和地外居住創(chuàng)造保障條件，我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了“綠航星際”這一受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由植物艙、乘員艙、生保艙和資源艙組成。

它基于生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)動(dòng)植物培養(yǎng)、廢水廢物處理、大氣調(diào)控等多個(gè)功能單元的協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)封閉環(huán)境內(nèi)的大氣、水和食物的循環(huán)再生，建立適合人類(lèi)長(zhǎng)期駐留的生命和健康保障體系，減少地面物質(zhì)補(bǔ)給需求。

2016年12月14日，4名志愿者結(jié)束了為期180天的密閉實(shí)驗(yàn)。艙內(nèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了志愿者所需氧氣、水及部分食物的再生式供應(yīng)。

該次實(shí)驗(yàn)為我國(guó)空間站任務(wù)提供了有力的技術(shù)支持，也為未來(lái)地外星球基地生命保障技術(shù)的預(yù)先研究打開(kāi)了新局面。2.“綠航星際”實(shí)驗(yàn)對(duì)火星基地的建設(shè)能提供哪些參考?火星基地可以模擬“綠航星際”，根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)培養(yǎng)動(dòng)植物、建立廢水廢物處理系統(tǒng)和大氣調(diào)控系統(tǒng)等，獲得人類(lèi)生存所需的氧氣、水、食物。減少地面物資補(bǔ)給需求，為人類(lèi)走向火星打開(kāi)了新局面。資料3中國(guó)模擬火星基地

中國(guó)首個(gè)火星基地坐落于中國(guó)青海省茫崖市，地處3000米高海拔、人煙稀少的高原之上。中國(guó)天文學(xué)家和地理學(xué)家認(rèn)為這里的地理環(huán)境與火星地貌最為相似，是整個(gè)中國(guó)境內(nèi)“最像火星”的地方。這片位于青海柴達(dá)木盆地的紅崖地區(qū)，擁有這全中國(guó)最大的雅丹地貌，其氣候寒冷干燥，晝夜溫差極大，可以最大限度上的模擬火星上的生存環(huán)境。青海省海西蒙古族藏族自治州紅崖地區(qū)火星基地要有登陸區(qū)、居民區(qū)、科研區(qū)、能源區(qū)等幾個(gè)站區(qū),選一個(gè)站區(qū)從形態(tài)、功能、防護(hù)等方面提出一個(gè)設(shè)計(jì)方案。畫(huà)出示意圖，把不同區(qū)對(duì)接起來(lái)。形成一個(gè)完整的火星基地。(可參考中國(guó)模擬火星基地建設(shè))火星基地的設(shè)計(jì)示例：北京時(shí)間2016年3月14日，歐洲航天局和俄羅斯航天局聯(lián)合研制的“ExoMans2016”火星探測(cè)器，搭乘俄羅斯研制的“質(zhì)子”號(hào)火箭，從位于哈薩克斯坦的拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)升空，其主要任務(wù)是探測(cè)火星生物存在的證據(jù)。讀太陽(yáng)系模式圖，回答1～3題。1.圖中代表火星的是（）A.甲B.乙C.丙D.丁2.火星探測(cè)器一旦進(jìn)入火星軌道，便脫離了（）A.地月系B.太陽(yáng)系