在火星建立家园需要多少人
在火星建立家园需要多少人
随着世界人口不断增加，地球资源的不断开采，我们越来越需要一个新的家园，来缓解地球可能将要面对的沉重负担。火星无疑是最佳的选择，但是，想要在火星上定居，我们要解决的问题还有很多……
下一站，火星
几乎可以肯定，火星已经被选定为人类的下一站。科技狂人马斯克甚至放出豪言，要让100万人在2050年时登陆火星。
当然，我们也不可能一开始就将这么多人送上火星，而是要经历一个漫长的发展过程。根据NASA的计划，他们将在2033年首次送宇航员登上火星。不过，这也只是进行人类第一次载人登陆火星的探索任务，距离定居还有很多工作需要做。
不过，总有一天，会有一批人类的先驱，在火星上建立第一处人类的家园。在第二批人类登陆火星之前，他们不得不想方设法自给自足，形成一套稳定的生活流程和习惯，打造一片世外桃源。
可是，人们对于殖民火星的可行性始终抱着不同的态度。有人认为2050年殖民火星过于夸张，但有人也相信这是必然。当我们认真分析他们的证据时，竟然发现都有道理……
人类过于乐观，却也不必悲观
波尔多高等理工学院Jean-MarcSalotti教授，最近在《自然·科学报告》上发表了一篇题为《在另一个星球上生存的最少定居者人数》的文章，提出了一个惊人的言论：我们对于殖民火星的想法，可能过于乐观了！
在过往的研究中，其他科学家通常都是从人类组织、所需设备、获取星球资源、必备技能等方面来思考这个问题。Salotti指出，随着这些问题都被讨论过许多次了，但仍然有许多变数是我们无法预计的。
为了满足前面那些问题，以往的科学工作者都预期第一批定居火星的人类数量会非常大。马斯克的SpaceX公司甚至正在开发Starships飞船，希望能够每一艘都搭载100人前往火星，甚至在未来建立一个舰队。
对此，Salotti表示非常怀疑：“这是乐观估计了自己的实力，可重复使用的火箭仍然有很大的不确定性，而且航天器在登陆火星后重新起飞恐怕会非常困难，或许需要几十年的时间。”
除此之外，还有很多问题同样充满了不安定的因素。比如以往研究人员提出的就地取材模式，如从火星大气层中提取可用气体、从土壤中提取矿物质、利用当地资源炼铁、合成化合物或者制造玻璃等等。这些都让Salotti非常怀疑，他认为：就算这些项目可以实现，我们也不得不考虑其复杂程度，以及当地资源的数量。
总的来说，殖民火星绝不是上嘴皮碰下嘴皮那么简单，我们还有很多问题需要解决。但是，我们也不必过于悲观，因为以往的思考可能只是偏离了方向，但未必完全错误。
没希望了？no！
Salotti认为，上面提到的问题，并不是证明我们不可能殖民到其他星球，而是提醒我们要审视一下怎样的殖民才最高效。以往的研究都认为：决定第一批火星居民生存时间的，将是他们的“起点”。简单来说，就是为他们做好一切准备，各种工具、补给等。
但是Salotti意识到：这些“起跑线”上的因素远没有想象中的那么重要。针对自己的观点，他提出了两点理由：第一，由于航天器的运输成本极高，所以我们很难准备到万全；其次，任何工具都有其寿命，等到工具报废了该如何生存？另外，他还有第三个理由，虽然没有罗列，但是我帮他总结了一下：万一由于某种因素导致地球无法向火星运输补给，那么火星上的人该如何生存？
因此，“授人以鱼不如授人以渔”，与其让第一批火星居民“生于忧患，死于安乐”，不如把重点从起跑线转移到如何让他们自给自足上来。而这，正是Salotti本篇论文的重点。
他认为：假设有一些人成功登陆到某一颗星球准备定居，那么决定这些人生存能力的因素主要有两个方面：
当地资源的可利用性。这里说的资源包括水、氧气以及各种化学物质，而且不仅仅是可以利用那么简单，还必须要尽量降低开采的难度和成本；
生产能力。不仅仅要生产足够的生存的必需品，还要有自己生产工具的能力。
所有这些方面，都依赖于一个相对复杂的社会组织。
如果有一个人生活在火星上，他不得不为了自己的生存完成所有必要的工作。比如，他必须建立和维护专门的设备，来获取饮用水、氧气以及电力。如果每一天都要为这些事忙得焦头烂额，显然他的负担会非常巨大。
因此，如果有更多的人，和他一起分工合作，由极少数的人专项完成这个任务，制造出来的资源供集体使用。当人们都各司其职，工作效率将会大大提高。因此，Salotti始终坚信，即使是第一批居住在火星上的人类，不管规模多小，建立这样的共享机制是非常必要的。为此，他提出了共享因数的概念。
只需要110人
Salotti指出：我们可以通过一系列不同的函数计算出共享因数，估算出单位时间工作能力与单位时间工作量需求之间的关系。这个公式非常复杂，我们就不过多介绍了。什么？你觉得你能看懂？好吧，公式给你，拿去不谢~
好了，咱们不妨直接享用他的成果，那就是他最后简化出来的曲线。
如下图所示，蓝色线为单位时间工作量需求，黄色线为单位时间工作能力，纵坐标为时间，横坐标为初始人数。可以清楚地看到，当初始人数达到110的时候，蓝线则会降到黄线以下，这意味着：只要有110人，火星上的第一批居民就可以自给自足了。
当然，共享因数本身也是受到一些因素影响的，比如需求、所在的星球（实际上他讨论了所有星球的共享因数，这个曲线只是火星的例子）等等。他总结了一下，第一批火星居民需要通过共享模式获得的生存必需品有5种：
所在地的生态系统，如水资源、大气成分、地面结构等；
能源生产；
产业系统；
建筑；
人为因素及社会活动，包括教育、娱乐等方面。
在总结了5大因素之后，Salotti针对火星进行了专门的模型构建，告诉我们第一批生存在火星的人类需要面对什么样的生存环境。
先驱者的火星生活
如果火星上的先驱者们可以轻松地获得地球的补给，这对于我们来说没有任何科研的意义，也无法为最坏的情况做好充足的准备。因此，Salotti首先进行了一个假设：那就是出于某种不可控的因素，地球上的物资无法再运输到火星。这意味着从此以后，火星上的先驱者们一切只能靠自己。
好在，此前已经有太多人思考过火星上的生活了。从生命支持系统，到农业生产，再到工业发展等各个方面，不论是期刊还是书籍，都有大量研究人员的科学结论。同时，Salotti也参考了一些科学爱好者中比较认真的方案，比如火星协会举办过的征集可行的火星生存方案的比赛等等。
总的来说，Salotti以时间为基础来寻找问题的答案。就像上面说的那样，110人将是一个比较合理的数字。少于110人，生活结构可能就不会这么合理；如果人数进一步增加，那么日常消耗也会增加。
他估算了1个人生活在火星和110人在火星上以共享的方式生活两种情况下，平均每个人在不同项目上消耗的时间。如果是一个人独自作战，他的一半时间都要完成满足自己生存需求的所有工业活动；如果是110人的组织，他们将有一半的时间用于医疗、文化、育儿等人文活动。
显然，一个人把所有精力用在简单的生存活动上是不合理的。当人数达到110人时，一个人的时间分配就会变得相对合理，生活也更容易。这就是Salotti的结论。
总结
Salotti指出：他的这个估算也不是完全精确的，因为其中涉及了很多的不确定因素和假设，这是不可避免的，因为我们对于火星的了解还相当有限。不过，这并不影响其实用性，因为我们可以在此基础上添砖加瓦，完善模型。
总之，几乎可以确定，人类早晚有一天要在火星上生活。在殖民之前，我们必须有一套理论来指导。也许是Salotti的模型，也许是其他某个科学家的理论，只要能够指导我们在火星上的生活，就可以成为我们殖民的工具。
人类走出地球，前往太阳系各个角落的步伐不会被阻挡。不过，这一步到底走得踏实不踏实，就要看科学家的工作是否完善了。毕竟，谁也不想在登陆火星的时候，只是被当做一堆炮灰。
随着世界人口不断增加，地球资源的不断开采，我们越来越需要一个新的家园，来缓解地球可能将要面对的沉重负担。火星无疑是最佳的选择，但是，想要在火星上定居，我们要解决的问题还有很多……
下一站，火星
几乎可以肯定，火星已经被选定为人类的下一站。科技狂人马斯克甚至放出豪言，要让100万人在2050年时登陆火星。
当然，我们也不可能一开始就将这么多人送上火星，而是要经历一个漫长的发展过程。根据NASA的计划，他们将在2033年首次送宇航员登上火星。不过，这也只是进行人类第一次载人登陆火星的探索任务，距离定居还有很多工作需要做。
不过，总有一天，会有一批人类的先驱，在火星上建立第一处人类的家园。在第二批人类登陆火星之前，他们不得不想方设法自给自足，形成一套稳定的生活流程和习惯，打造一片世外桃源。
可是，人们对于殖民火星的可行性始终抱着不同的态度。有人认为2050年殖民火星过于夸张，但有人也相信这是必然。当我们认真分析他们的证据时，竟然发现都有道理……
人类过于乐观，却也不必悲观
波尔多高等理工学院Jean-MarcSalotti教授，最近在《自然·科学报告》上发表了一篇题为《在另一个星球上生存的最少定居者人数》的文章，提出了一个惊人的言论：我们对于殖民火星的想法，可能过于乐观了！
在过往的研究中，其他科学家通常都是从人类组织、所需设备、获取星球资源、必备技能等方面来思考这个问题。Salotti指出，随着这些问题都被讨论过许多次了，但仍然有许多变数是我们无法预计的。
为了满足前面那些问题，以往的科学工作者都预期第一批定居火星的人类数量会非常大。马斯克的SpaceX公司甚至正在开发Starships飞船，希望能够每一艘都搭载100人前往火星，甚至在未来建立一个舰队。
对此，Salotti表示非常怀疑：“这是乐观估计了自己的实力，可重复使用的火箭仍然有很大的不确定性，而且航天器在登陆火星后重新起飞恐怕会非常困难，或许需要几十年的时间。”
除此之外，还有很多问题同样充满了不安定的因素。比如以往研究人员提出的就地取材模式，如从火星大气层中提取可用气体、从土壤中提取矿物质、利用当地资源炼铁、合成化合物或者制造玻璃等等。这些都让Salotti非常怀疑，他认为：就算这些项目可以实现，我们也不得不考虑其复杂程度，以及当地资源的数量。
总的来说，殖民火星绝不是上嘴皮碰下嘴皮那么简单，我们还有很多问题需要解决。但是，我们也不必过于悲观，因为以往的思考可能只是偏离了方向，但未必完全错误。
没希望了？no！
Salotti认为，上面提到的问题，并不是证明我们不可能殖民到其他星球，而是提醒我们要审视一下怎样的殖民才最高效。以往的研究都认为：决定第一批火星居民生存时间的，将是他们的“起点”。简单来说，就是为他们做好一切准备，各种工具、补给等。
但是Salotti意识到：这些“起跑线”上的因素远没有想象中的那么重要。针对自己的观点，他提出了两点理由：第一，由于航天器的运输成本极高，所以我们很难准备到万全；其次，任何工具都有其寿命，等到工具报废了该如何生存？另外，他还有第三个理由，虽然没有罗列，但是我帮他总结了一下：万一由于某种因素导致地球无法向火星运输补给，那么火星上的人该如何生存？
因此，“授人以鱼不如授人以渔”，与其让第一批火星居民“生于忧患，死于安乐”，不如把重点从起跑线转移到如何让他们自给自足上来。而这，正是Salotti本篇论文的重点。
他认为：假设有一些人成功登陆到某一颗星球准备定居，那么决定这些人生存能力的因素主要有两个方面：
当地资源的可利用性。这里说的资源包括水、氧气以及各种化学物质，而且不仅仅是可以利用那么简单，还必须要尽量降低开采的难度和成本；
生产能力。不仅仅要生产足够的生存的必需品，还要有自己生产工具的能力。
所有这些方面，都依赖于一个相对复杂的社会组织。
如果有一个人生活在火星上，他不得不为了自己的生存完成所有必要的工作。比如，他必须建立和维护专门的设备，来获取饮用水、氧气以及电力。如果每一天都要为这些事忙得焦头烂额，显然他的负担会非常巨大。
因此，如果有更多的人，和他一起分工合作，由极少数的人专项完成这个任务，制造出来的资源供集体使用。当人们都各司其职，工作效率将会大大提高。因此，Salotti始终坚信，即使是第一批居住在火星上的人类，不管规模多小，建立这样的共享机制是非常必要的。为此，他提出了共享因数的概念。
只需要110人
Salotti指出：我们可以通过一系列不同的函数计算出共享因数，估算出单位时间工作能力与单位时间工作量需求之间的关系。这个公式非常复杂，我们就不过多介绍了。什么？你觉得你能看懂？好吧，公式给你，拿去不谢~
好了，咱们不妨直接享用他的成果，那就是他最后简化出来的曲线。
如下图所示，蓝色线为单位时间工作量需求，黄色线为单位时间工作能力，纵坐标为时间，横坐标为初始人数。可以清楚地看到，当初始人数达到110的时候，蓝线则会降到黄线以下，这意味着：只要有110人，火星上的第一批居民就可以自给自足了。
当然，共享因数本身也是受到一些因素影响的，比如需求、所在的星球（实际上他讨论了所有星球的共享因数，这个曲线只是火星的例子）等等。他总结了一下，第一批火星居民需要通过共享模式获得的生存必需品有5种：
所在地的生态系统，如水资源、大气成分、地面结构等；
能源生产；
产业系统；
建筑；
人为因素及社会活动，包括教育、娱乐等方面。
在总结了5大因素之后，Salotti针对火星进行了专门的模型构建，告诉我们第一批生存在火星的人类需要面对什么样的生存环境。
先驱者的火星生活
如果火星上的先驱者们可以轻松地获得地球的补给，这对于我们来说没有任何科研的意义，也无法为最坏的情况做好充足的准备。因此，Salotti首先进行了一个假设：那就是出于某种不可控的因素，地球上的物资无法再运输到火星。这意味着从此以后，火星上的先驱者们一切只能靠自己。
好在，此前已经有太多人思考过火星上的生活了。从生命支持系统，到农业生产，再到工业发展等各个方面，不论是期刊还是书籍，都有大量研究人员的科学结论。同时，Salotti也参考了一些科学爱好者中比较认真的方案，比如火星协会举办过的征集可行的火星生存方案的比赛等等。
总的来说，Salotti以时间为基础来寻找问题的答案。就像上面说的那样，110人将是一个比较合理的数字。少于110人，生活结构可能就不会这么合理；如果人数进一步增加，那么日常消耗也会增加。
他估算了1个人生活在火星和110人在火星上以共享的方式生活两种情况下，平均每个人在不同项目上消耗的时间。如果是一个人独自作战，他的一半时间都要完成满足自己生存需求的所有工业活动；如果是110人的组织，他们将有一半的时间用于医疗、文化、育儿等人文活动。
显然，一个人把所有精力用在简单的生存活动上是不合理的。当人数达到110人时，一个人的时间分配就会变得相对合理，生活也更容易。这就是Salotti的结论。
总结
Salotti指出：他的这个估算也不是完全精确的，因为其中涉及了很多的不确定因素和假设，这是不可避免的，因为我们对于火星的了解还相当有限。不过，这并不影响其实用性，因为我们可以在此基础上添砖加瓦，完善模型。
总之，几乎可以确定，人类早晚有一天要在火星上生活。在殖民之前，我们必须有一套理论来指导。也许是Salotti的模型，也许是其他某个科学家的理论，只要能够指导我们在火星上的生活，就可以成为我们殖民的工具。
人类走出地球，前往太阳系各个角落的步伐不会被阻挡。不过，这一步到底走得踏实不踏实，就要看科学家的工作是否完善了。毕竟，谁也不想在登陆火星的时候，只是被当做一堆炮灰。
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