上中学的时候，我总拿着一本《SAS生存手册》翻来覆去地看。作为一名理科生，相比书中的野外生存，更吸引我的，其实是作者的科学素养和动手能力。就像我靠在温暖的沙发上，脑海中也却想着和鲁滨逊一起面朝大海，在荒岛上建立新的家园——从无到有，一切都靠科学和双手。
雷德利·斯科特执导的新片，马特·达蒙主演的《火星救援》，满足的就是这样一种想象。
《火星救援》原著作者安迪·威尔是谁？
电影《火星救援》改编自同名小说。原著作者安迪·威尔不是职业作家，而是一名给魔兽争霸2代写过代码的程序员。
安迪·威尔是物理学家的儿子，他的童年在阿西莫夫和克拉克的科幻小说中度过。我相信被黄金时代的科幻所熏陶的童年给了他硬科幻的写作功底。
为了给“如何在火星上生存?”一个令人信服的答案，威尔开始写作《火星救援》。本书的创作过程就是GEEK精神的胜利史：他自学了大量的航天知识，小说中的每一个日期，都源自他本人的精确计算。
2009年，威尔开始在自己的网站上连载，很快聚起来一批死忠读者，这些读者都是对科学细节极其挑剔的家伙，每当有科学错误都会被挑出来修改。而后的2011年，这本“众筹写作”的小说在粉丝的强烈要求下，在亚马逊以0.99刀的最低价出版。估计作者自己都没想到，原本只有nerd粉丝的作品居然很快登上了科幻类作品的榜首，不到三个月卖出了35000本，比他之前网站上免费下载的次数还多!
2013年，小说的版权被皇冠出版社以超过十万美元的价格买走，最终被导演雷德利·斯科特看中，而今年《火星救援》上映，立刻成为话题制作，票房口碑两丰收——在我看来，这就是GEEK精神的胜利史!
在外星球求生这回事儿，听起来像是天方夜谭。但原著作者是个较真的人：即使真的不可能，我也要知道详尽的原因。本着科学的精神，我们来看看马特·达蒙若想在火星生存，究竟会遇到哪些困难。
Mark在风暴中被击中，倒在沙堆里
一、被刺穿宇航服的马特·达蒙Mark如何能在风暴中活下来?
首先，Mark为什么能在风暴中活下来?虽然，他的宇航服被刺穿，但伤口中渗出的血液及时凝结堵住了创口——且慢，仅仅靠着血液凝结就可以隔开宇航服内外的压力差吗?
给自己清理伤口
火星大气的密度很低，“海平面”气压大约只有地球的0.6%，而宇航服内的气压呢?目前，看似厚重的舱外宇航服并不能在其内部维持1个大气压的环境，而是只有32.4千帕，也就是约0.3个大气压：这倒是让封堵创口的血块压力小了很多。
在相当于珠峰顶端的气压下，宇航员依然可以呼吸自如，原因在于呼吸的几乎是纯氧——虽然气体稀薄，但氧气的密度并不比空气中低。在这32.4千帕的气压里，氧气贡献了20.7千帕，这就是所谓氧气的“分压”，通常用来衡量各种呼吸气体中氧气的有效浓度。
这样看来，我们的主角并不会因为“漏气”而死，这的确是符合逻辑的。不过假如他没有及时苏醒，在氧气耗尽之前，也可能因为氧气中毒而彻底失去知觉——这话听起来怎么自相矛盾?
原来，宇航服呼吸系统的一个主要作用就是去除呼出的二氧化碳，Mark 晕倒这么久，吸收二氧化碳的化学制剂早已饱和，为了防止二氧化碳中毒，宇航服开始主动排气，并用备用的氮气填充进来保持气压。当氮气也不够用的时候，只好加入过量的氧气。如果氧分压超过45千帕，中枢神经，视网膜，肺部就很容易受损。
不过，如果火星宇航服的气压和目前的舱外宇航服一致的话，Mark活下来的概率还是很大的。
Mark在标记自己在火星度过的天数
二、从地球到火星需要多久?为什么Mark的第一反应是要等待四年?
清醒之后，Mark就得考虑自己到底能不能撑到NASA来救他的那一天。从地球发射火箭到火星，最基本的思路就是找到一条连接地球和火星的椭圆轨道。
图1：最简单的地球-火星轨道示意图
图1中蓝色的轨道就是航天器最常用的变轨方式——霍曼转移轨道。 不难看出，走这条轨道所花时间刚好就是这条椭圆轨道周期的一半，而轨道周期只和椭圆的半长轴有关。
因为这条轨道的半长轴介于地球和火星之间，而一火星年等于1.88地球年，所以从地球到火星至少需要大半年的时间。也许有人觉得这条轨道显然距离太长，为什么不选择短一些，譬如那条红色的轨道。这条红色轨道实际上是一个大得多的椭圆轨道的一部分，为了进入这条轨道就需要大量的能量，而人类目前的火箭技术还不足以支持这样的飞行，而且，为了从这条轨道登陆火星，必须进行减速，减速所消耗的推进剂不会比发射时少多少，这都是技术达不到的。
实际上，以人类目前的航天水平，直接走蓝色轨道都很困难，目前的大多数载人火星计划都需要空间站进行物资中继，所以刚开始，Mark根本没去想NASA会专门发射飞船去救他，而是静静的等待四年后的下一个火星任务。
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