2030：火星移民路线图︱郑永春
郑永春
你
博士，研究员，行星科学家，科普作家。中国科学院国家天文台科学传播中心主任。2016年美国天文学会卡尔•萨根奖获得者
火星，一颗红色的星球！
火星上有山，有水，有峡谷，有大气，有微弱的磁场。火星上有土壤，有岩石，有沙尘暴，甚至地下还有丰富的矿产资源。火星的两极，也有冰冻的白色冰原。这一切，与地球是那么的相似。
20世纪50至60年代，太空时代伊始，人类曾经把深空探测的重点放在以爱与美之神维纳斯为名的金星上，因为它与地球的大小相似，距离最近，但科学探测后发现，金星其实是一个地狱般的星球：火山爆发，高温、高压，浓密的大气，有毒的降雨。迄今为止，登陆金星表面的航天器工作寿命非常之短，甚至活不过几分钟。这是一个不可能有生命的星球，也不可能让人类移居。人类对金星的探测兴趣越来越弱。
正好相反，人类对火星的探测热情，是随着探测程度和认识深度的加深而逐渐提高的。随着对火星的认识越来越综合、全面、系统，我们发现，火星是整个太阳系中与地球最为相似的行星，也是唯一经改造之后有可能适合大规模移居的星球。因此，火星是人类的希望之星。一旦在地球上面临难以抵御的重大灾难和危机，人类就可以移居火星，在那里开拓新的家园。
每当我在报告中提到载人登陆火星，或者移民火星时，很多人会觉得不靠谱，是科幻。但随着人类对火星越来越了解，知道那里有什么可以支撑人类在火星上的生存，以及航天技术、相关科技领域近年来取得的巨大突破，使人类登陆火星和移民火星这一不切实际的想法，正在变得越来越可行，离我们越来越近。
我们来梳理一下人类登陆火星的相关 44 33539 44 14939 0 0 4101 0 0:00:08 0:00:03 0:00:05 4100术，在这些技术支撑下，也就可以大致描绘登陆火星的技术路线图，让我们对移民火星更有信心。
登陆方式
登陆火星必须穿过火星稀薄的大气层，这个过程在地面上难以现场指挥，只能靠航天器的自主操作，失败风险最高，被称为“黑色七分钟”。迄今为止，全世界只有美国的航天器成功登陆过火星。在技术选择上，凤凰号着陆器登陆时采用了可压缩的着陆支架进行缓冲；机遇号和勇气号火星车采用了降落伞减速，辅之以气囊在地表弹跳，减少对火星车的冲击；好奇号火星车则研发了新的太空起重机技术，火星车在地表一定高度悬停，通过缆绳慢慢降落到火星表面。未来载人登陆火星时，航天员、登陆舱和物资设备重量更大，降落伞难以起到有效的减速作用，除太空起重机之外，还需要研发更先进的火箭反推和自主控制技术，才能实现有效的平稳减速。
新一代的载人飞船猎户座号正在研制中，将于2018年进行绕月飞行。这种新型载人飞船，空间更大，设备更先进。根据此前的设计方案，在此基础上进行改造，可以满足飞往火星的任务。
火箭是航天的基石，没有火箭，哪里都去不了。美国宇航局正在研制新一代太空发射系统（SLS）。这种重型运载火箭最终的运载能力将达到143吨，甚至可能达到165吨，与阿波罗登月时的土星五号非常相近，号称史上最强运载火箭。除了官办航天，2018年2月，SpaceX的猎鹰重型火箭，搭载一辆红色特斯拉跑车，进入了环绕太阳的轨道。猎鹰重型号称现役最大推力火箭，一级火箭可以回收后重复使用，星际运输成本更低。在此基础上，有望打造一条从地球往返火星的廉价航线。马斯克在火星上退休的梦想又近了一步。
埃隆•马斯克的猎鹰重型运载火箭搭载着SpaceX 公司首席执行官——埃隆•马斯克（Elon Musk）私人拥有的樱桃红色特斯拉敞篷跑车。
火星上也有白天和黑夜，一昼夜是24小时39分钟。火星比地球更远离太阳，太阳光强度比地球上弱。仅仅采用太阳能，可能无法满足火星基地的供电需求。因此，核能是未来火星基地所需的能源供应方式。很多人谈核色变，其实大可不必。好奇号火星车、飞越冥王星的新视野号都装配有核电源，可以支撑它们一直工作到2030年。至少还有20多个深空探测器，也都采用了太空核能技术。目前，科学家正在研发小型的新型核反应堆，以满足火星基地高效、安全的供电需求。
鉴于地球与火星之间的遥远距离，以及昂贵的运输代价，利用火星上的原位资源，研发烧砖、生产玻璃纤维、3D打印等建筑材料生产技术，生产和循环利用水、氧气等生命所需物质，尽可能减少从地球到火星的运输量，可以降低火星基地建设的成本，降低建设风险。这方面国内外已经开展了大量研究，接下来要做的是提高这些技术在火星环境下使用的可行性。
NASA就举办了3D打印火星宜居地挑战赛，向公众悬赏250万征集可以利用火星表面的冰或表岩屑锻造的3D打印建筑设计，纽约的一家建筑公司最终凭借他们设计的冰屋设计夺得桂冠。
辐射防护
由于没有全球性磁场，火星上的太空辐射要比地球上空的国际空间站、月球基地，都要强得多，对航天员的身体伤害和健康风险也要高得多。好奇号测量了火星表面的辐射剂量，科学家正在研制辐射防护技术，比如，利用火星土壤建设防护层，在火星上寻找洞穴，或者创造人工磁场，都可以防护太空辐射，减少对航天员健康的危害。
登陆火星，路途漫漫，我们更要关心飞往火星的航天员，那些智慧、勇敢，同时也需要情感温暖的个体。在飞往火星的漫长旅途中，在载人飞船狭小的空间中，航天员如何应对矛盾冲突？面对火星上的寂寞长夜和无边荒凉，面对长时间、甚至永远也不可能与地球亲人相见的煎熬，人的心理该如何调节？面对在火星上拓荒、为后代建设生存基地的艰苦历程，他们能否迎来接班人，怎样在火星上走向生命尽头？这里面，有大量的法律、生理、心理挑战，都是地球上前所未有的，同样需要开展深入研究。好在我们已经有了人类在国际空间站的长期生活经验，在月球上登陆考察的经验，以及在极地和荒漠地区长期生存的经验，这些经验将为人类在火星上生存奠定基础。
登陆火星是人类史上最艰难的科技挑战，不仅耗资巨大，要有强大的综合科技实力支撑，还要有坚定的政治意志和强大的动员力。人类希望登陆火星，不是因为它容易，而是因为它太难了，难得我们踮起脚尖也触摸不到。这种高难度的技术挑战一旦突破，将牵引整个科技领域和国家实力的提升。移居火星是为人类命运共同体做贡献，其中付出的代价将赢得整个世界和全人类的尊重。
我相信，像火星这么大的一个星球，一定有独特的资源，可以支撑人类的长期生存，就像五百年前被发现的美洲大陆，现在已经成为人类生存的乐土。火星，也终将成为人类在太阳系中生存的另一个家园。
我坚定地相信，在有生之年，将会看到人类登陆火星，并开始建设一个永久的居住地。
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