移民火星前先看看都市設計,人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

來自美國的建築工作室Abiboo設計了一座自給自足的火星城市,這個未來都市的名字來自中國神話中的人類始祖「女媧(Nüwa)」,如果人類前進火星的計畫一切順利,女媧有望在2100年完成。Nüwa位於火星的Tempe Mensa地形內,是Abiboo為了在1998年所創立的非營利組織「火星學會(Mars Society)」而設計,可作為人類在火星上的第一個永久性定居聚落,整座採垂直發展的都市預計可容納25萬個居民,嵌入在火星懸崖裡,並使用火星上可取得的材料進行建造。

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

Abiboo創辦人Alfredo Munoz認為,人類如果想在本世紀內前進火星,在火星上建造一個永久性、大規模的棲息地是可以做到的!火星可能比月球更有定居的潛力;在月球上建立自給自足的永久性棲息地將充滿挑戰,包括缺乏水以及關鍵的礦物,另一方面,火星則能夠提供人類需要的的資源,創建一個完全可永續經營的定居點。

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

這座城市由Abiboo與科學集團SONet共同發展,建在一公里高的懸崖峭壁上,以保護居民免受輻射,並可以在不建造巨大圍牆的前提下,建造一座大型城市。

「女媧(Nüwa)」是全世界三十多位位來自不同領域的專家,經過好幾個月的工作成果,Abiboo主導了建築和城市設計方面的專業,如果沒有其他專家像是天體物理學、生命支持系統、天體生物學、採礦、工程、設計、天體地質學、藝術等諸多領域的全球頂尖人才的密切合作,該計畫的創新解決方案是不可能出現的。

設想中,「女媧(Nüwa)」就是未來的火星之都,解決了在火星上生活的所有核心問題,同時創造了一個讓移居者感到振奮的發展環境,建築風格豐富,只使用在火星上採集的在地材料,這是一個可持續發展和自給自足的城市,具有強烈的辨識度,以及給人相對應的歸屬感。

這座城市可容納25萬人,提供5500萬平方公尺的總建築面積和1.88億立方公尺的可呼吸空氣,人們居住在火星岩盤中的大型管道系統內,管道系統串連了地表與地下各個地方,光線可以從管道臨接外界的各個介面引入,而外部區域則用於種植食物。

很長一段時間以來,許多人包括科學家、小說家、建築師都對人類如何在火星上居住,提出不同的建築形式想法,這些方案面臨的挑戰是,為了長期有效地防止輻射,建築物的表層需要加厚到某種程度,而且無法使用容許透光的材料像是玻璃。此外,建築結構必須能夠抵抗內外的壓力差,避免建築爆開來,對於小型量體來說,這不算是太大的困難,因為可以藉由設計來吸收壓力。

但隨著空間擴大,張力就會成倍增長,像是大型的穹頂覆蓋整個都市,用這樣的結構容納大量人口,可以說很不合理,因為與結構相關的材料數量將變得無比龐大而且會非常昂貴!

因此某些替代解方案是在將居住處所設於地底下,位於火山岩盤間或火山口內,這樣的建築配置可能會比地面上的建築更有效、更安全的技術方案。然而,獲得光照對人類的生理健康至關重要,長期在地下度過可能不是理想的解決方案。

「女媧(Nüwa)」開鑿在一公里高的懸崖上,管道朝南開設開口,空間往內延伸帶來間接的照明,並為人類生存及日常社交創造緩衝空間。

這樣的建築計畫就是將基地設定在一個大型突出地表的岩盤量體中,善用地質的堅固,可以防止輻射和隕石的侵襲,岩盤從內部抵抗大氣壓力,並作為熱容儲存體,以避免溫度損失,因為外面的溫度可能高達攝氏100度,並且利用岩體側面帶來可控的間接光,減少自然環境可能的傷害。

在火星上,居住密度至關重要,因為每一吋可居空間都代表了高額成本的投入,減少基礎設施、運送和城市間交通所需的服務空間,在火星上很重要,「女媧(Nüwa)」位於懸崖內,確保了服務空間的最小化。最後是利用頂部的平坦山丘,廣大區域可以安置能源及食物生產所需的設備。

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

 

 

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

Abiboo提出的火星城市將利用地球上既有的隧道工程技術;材料則是處理火星上發現的水和二氧化碳,進一步提煉後獲得的鋼鐵,而這樣的材料生產系統還需要開發。

雖然製造食物的水耕系統和製造電力的太陽能發電系統已經基本存在,但Abiboo仍認為,要製造出可呼吸的空氣是使該城市可以實現的最大技術障礙。

從生命支持的角度來看,氧氣的處理是最有挑戰性的技術,必須開發相關的技術,雖然植被可以提供氧氣,但很大一部分供應人類使用的氧氣仍需要被生產出來,人類目前仍然沒有技術可製造這麼多可供呼吸的空氣量,這一點也存在實現移民火星可行性的關鍵路徑上。另一方面,關於食物方面的解決方案,比如農作物的水耕系統、細胞肉或微藻類食物,目前幾乎已經準備就緒。

能源方面來看,太陽能發電系統是以太陽能板和太陽能聚光器為基礎,地球上已經有這樣的東西,然而火星上遇到的最大問題是,太陽能在常見的沙塵暴期間無法運作,在這些時候,需要提供替代能源,雖然可以考慮建造一座小型核電站,但作為一種理想的替代方案,應該進一步開發技術。

即使在接下來的幾十年裡,在技術上可以實現,仍然需要運送這麼多的人,要將那麼多人送到火星也是個巨大挑戰,因為由於地球和火星的距離和軌道,每兩年才有一次機會。埃隆-馬斯克和Space X可能會在未來十年內提出解決方案,但要想敞開大門,需要在太空船進行巨大的技術改進。

 

人類的火星首都女媧Nüwa/Abiboo

Abiboo創辦人Alfredo Munoz說,我們估計到2054年,我們將能夠開始在火星上建設像Nüwa這樣的定居點,但是,這個日期僅是暫定,因為與火星上的城市相關的關鍵路徑有許多條;巴拿馬運河經過幾十年的努力和大量的資源投入才通行,同樣,在火星上建立一座城市也需要長期的遠見和承諾,如果合適的資源都能到位,加上地球上某些必須技術的支持及快速施行,到2100年Nüwa就可以完成。