火星定居关键材料：500万立方公里冰资源开发新策略

IT之家12月19日消息，据科技媒体《科学》（Science）12月16日发布的博文报道，在美国地球物理联合会（AGU）年会上，哈佛大学研究团队提出了一项新的火星定居可行方案——利用火星丰富的冰资源建造栖息地。

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该团队由哈佛大学行星科学家罗宾·沃兹沃思（Robin Wordsworth）领导。他指出，火星表面及地下蕴藏着超过500万立方公里的冰，这为建造具备防护性能的栖息地提供了理想的材料。

火星北部的冰盖，图片来源：美国宇航局

研究人员展示了相关模型，表明利用冰建造的结构不仅隔热性能优越，还能有效抵御太阳有害射线。这使得未来登上火星的宇航员，有望居住在类似“冰雪奇缘”般的世界中。

据IT之家援引博客介绍，火星栖息地的建材主要面临两种选择：冰与风化层（尘埃和碎石）。沃兹沃思指出，利用风化层并非理想之选，主要是因为需要耗费巨量能源来筛选其中的硅、氧等元素，并经过高温熔炼制成玻璃。

相比之下，受地球冰窖启发，研究团队选择了更易获取的冰作为材料。曾就读于哈佛本科、现任研发中心系统工程师的拉菲德·夸伊姆（Rafid Quayum）主导了这项工作。他提出将冰栖息地设计为占地面积约1公顷的穹顶结构，内部则划分为居住区与农业区。

图片来源：AGU 2025 年会现场

数学模型验证了冰结构的实用性。在隔热方面，数米厚的冰层能将内部温度从火星常见的-120°C提升至-20°C。这一温度虽不算温暖，但足以维持冰体稳定。

在结构强度上，通过掺入水凝胶（富含聚合物链）可显著提升冰的抗压性与柔韧性。针对冰在低压下直接转化为气体（升华）的风险，研究团队建议添加防水涂层进行抑制，不过该涂层材料初期可能需要从地球运送。

冰栖息地的最大优势在于其独特的光学特性。模型显示，冰层能阻挡大部分紫外光波长，同时允许可见光和红外线透过。这一特性至关重要，既保护了人类免受电离辐射伤害，又引入了对植物光合作用以及宇航员生理、心理健康不可或缺的自然光与热能。

尽管前景诱人，该方案仍面临严峻挑战。首先是工程量巨大，在现有能源水平下（相当于国际空间站功率），每天仅能处理约15平方米的冰建材。其次，苏黎世联邦理工学院的阿多马斯·瓦兰蒂纳斯（Adomas Valantinas）指出，火星频繁发生的尘暴会覆盖冰层，削弱其透光与隔热优势。

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