如果人类真的想移民火星，那需要多少人去建立殖民地？

所以人类想殖民火星？火星离地球很远，为了在远离地球的地方建立殖民地，一切都需要非常仔细地考虑，同时包括需要多少人来让这个殖民地运转起来。

一项新的研究表明，移民的最低人数为110人。

这项新的研究名为“在另一个星球上生存的最低移民人数”。作者是波尔多国家理工学院教授Jean-Marc Salotti。他的论文发表在《科学报告》上，显然，要想在另一个星球上持续存在，有很多事情需要考虑。人们将如何组织自己？他们会带什么装备？他们将如何开采就地资源？需要什么样的技能？

当然，这些问题以前已经被解决过，在这份报告中，Salotti说：“就地资源的使用和不同的社会组织已经被提出，但是对这个问题的变量的理解仍然很差。”这项研究主要集中在一个问题上：需要多少人?Salotti写道：“以火星为例，我在这里展示了一个数学模型可以用来确定在另一个星球上定居的最低人数和生存方式。

很多人都在思考如何殖民火星。SpaceX公司表示，他们提议的星际飞船可以搭载100人前往火星，埃隆·马斯克(Elon Musk)曾说过要建立一支这样的舰队，这样就能源源不断地向火星输送资源，但这现实吗?

太空探索技术公司的星际运输系统。(SpaceX公司)

“然而，”Salotti写道，“这是对其能力的乐观估计，可重复使用的可行性仍然不确定，而且在火星着陆和从火星再发射的运载工具的资格可能非常困难，需要几十年的时间。”

类似的动态盘旋在火星殖民地的其他部分的讨论。例如，许多研究人员已经想到就地利用资源，气体可以从大气中提取，矿物质可以从土壤中提取，就地提取资源可以提供有机化合物、铁，甚至玻璃。

Salotti写道，即使我们认可这些想法的可行性，“实施起来依旧是一个大工程，每年仍有大量的物品需要运送，这将是一个巨大的挑战。”

火星殖民地的插图。(NASA)

Salotti研究了一个数学模型，他认为这个模型可以作为一个很好的起点来思考一个自给自足的殖民地。他的核心思想是他所谓的共享因素，“它允许在一定程度上减少每个人的时间需求，例如，如果一个活动涉及到一个可以被几个人共享的对象的构建。”定居的起点对其余的工作至关重要。将会有哪些资源？如果一开始就有大量的资源和技术工具，这将影响其余的计算，但在某些方面，起点可能不是那么关键，有两个因素。

星际旅行的复杂性、费用和可行性是其中之一。定居者开始使用的设备的寿命是另一个，每一件设备都有使用寿命。“为了简单起见，”Salotti写道，“我们假设最初从地球上运来的资源和工具相当有限，因此不会对生存产生太大影响。”从本质上说，建立一个依赖于从地球上轻松补给的模型并没有多大帮助。

所以，假设种群的初始状态是可行的，Salotti继续研究对生存有巨大影响的两个变量：

本地资源的可用性：基本上，这意味着水、氧和化学元素，这些资源必须易于开发。

生产能力：可以把它想象成一张必须生产的东西的清单，比如工具，如果在适当的时间内能够生产出足够多的工具。Salotti想要的是一个等式，资源可用性和生产能力是这个等式中的变量。

但Salotti的想法总是回到“共享因素”的概念上。

想象一个孤立的个体在火星上殖民，他们必须自己完成所有的任务，他们需要建立和/或维护自己的系统来获得饮用水、氧气和发电，一个独立的个体将会承受非常大的压力。但在一个更大的群体中，他们获取饮用水、氧气和发电的技术被更多的人使用，这创造了更多的需求，但也分散了负担。构建和维护所有这些系统所需要的努力现在分散在更多的人身上，从本质上讲，这就是Salotti的分享因素。

随着人数的增加，有更多的专业化空间，想象一下一个只有10个人的群体，他们中有多少人需要能够维修和维护饮用水系统？或者氧气系统？这些系统不能被允许失败，所以会有很大一部分人必须要去操作和理解这些系统。

太空探索技术公司提出的火星基地阿尔法的艺术家印象。(SpaceX公司)

Salotti写道：“如果每个定居者都是完全隔离的，不可能共享，每个人将不得不执行所有的活动，总时间需求将通过乘以个人的数量来获得。”但是如果有100个人，有多少人需要理解这些系统？而不是每一个人，这样其他人就可以专攻其他的东西。“更多的个人使专业化更高效成为可能，并实施其他行业允许使用更高效的工具。”

Salotti认为这个共享因子可以计算出来，并用不同的数学函数来估计，对数学感兴趣的人可以自己检查这一部分。

(Salotti, Scientific Reports, 2020)

上图:研究图显示，如果初始人数大于110人，年工作时间容量大于年工作时间要求。

当然，共享因素也有一些限制和起点。“共享因素取决于需求、过程、资源和环境条件，这可能因地球的不同而有所不同，”Salotti写道。这就引出了Salotti对“生存领域”的描述。Salotti概述了在这些计算中需要考虑的五个领域：生态系统管理、能源生产、行业、建筑、人为因素/社会活动

这些大多是不言自明的，但人的因素是指像抚养和教育孩子这样的事情和一些文化活动，如体育，游戏和娱乐。

需要考虑的五个生存领域。(Salotti，科学报告，2020)

现在，Salotti把目光转向火星，当谈到这种未来主义的计算时，火星是主要的行星，而Salotti在他的论文中提到了这个行星。谈到火星基地，Salotti并不是第一个，已经有很多科学的想法来建立一个可持续的人类存在在这个星球上。

“火星资源在维持生命、农业和工业生产方面的具体利用已经在不同的讲习班进行了研究，并发表在报告和书籍上，”Salotti解释说。显然，这是一个复杂的问题，需要做一些假设来考虑它，对于任何有价值的解决方案，这些假设必须是实际的。Salottti使用的基本假设是，不管出于什么原因，来自地球的供应中断了，殖民地必须维持自己的生存。

他从火星协会组织的竞赛中借用了一个场景，参与者被要求定义一个真实的场景来设置火星。

1人(左)和110人(右)的工作时间要求。(Salotti，科学报告，2020)

基本上，Salotti的等式归结为时间，生存需要多少时间vs.可用的时间。对Salotti来说，在火星上平衡时间方程所需的有效人数是110人。他在结论中写道：“这是基于满足所有生存需求所需的工作时间与个人工作时间能力之间的比较。”

他写道：“这显然是一个包含大量假设和不确定性的粗略估计。”但这并没有减少它的用处。如果将来在火星上有人类的殖民地，那么我们需要开发工作模型来指导我们的思考和规划。我们有很多科幻的演讲，以及Twitter上有大量粉丝的华丽声明，但那不是真正的工作。

Salotti说：“据我们所知，这是第一次基于工程限制条件对生存的最小个体数量进行定量评估。”

本文最初由《今日宇宙》发表。

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