登陆火星

郑永春，博士，研究员，中国科学院国家天文台科学传播中心主任，中国科普作家协会副理事长。

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。火星上有沙尘暴，有土壤，有岩石，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，与地球是那么相似。

上世纪五六十年代，刚进入太空时代伊始，人类曾经把深空探测的重点放到了以美丽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，甚至活不过几分钟就会歇菜。因此，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，人類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扭转的重大灾难和危机时，人类就可以移居到火星，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，以及航天技术和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。

还是梳理一下人类登陆火星的一些相关技术吧，或许能让你更有信心。

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，只能靠航天器自主操作，被称为“黑色7分钟”，失败风险是最高的。这也是迄今为止，只有美国的航天器成功登陆火星的原因。在技术途径的选择上，凤凰号登陆火星时采用了可压缩性的着陆支架进行缓冲；机遇号和勇气号火星车登陆时采用降落伞减速，加上用气囊在火星表面弹跳，减少对火星车的冲击；更先进的好奇号火星车登陆时，研发了新的天空起重机技术，火星车在地表一定高度悬空，通过缆绳慢慢放到火星表面。到了未来载人登陆火星时，登陆舱和物资设备的重量更大，降落伞可能难以起到有效的减速作用，除了天空起重机之外，还需要研发更先进的火箭反推技术，才能达到有效的减速。

飞船。新一代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。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1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。

能源供应。火星上的1昼夜是24小时39分钟，也有白天和黑夜。而且，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。

原位资源利用。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。

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，不仅是上面那些冷冰冰的技术，我们更要关心飞往火星的航天员——那些聪明、勇敢、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，航天员之间如何和谐相处？面对火星上的漫漫长夜和无边的荒凉，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，如何在火星上终老？其中，面临的大量法律、生理、心理挑战，都是前所未有的，同样需要开展大量研究。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。

登陆火星难度巨大，甚至是人类史上面临的最艰难的科技挑战，不仅投资巨大，需要强大的综合科技实力，还需要坚定的政治意志和强大的动员力。我们愿意去挑战火星，不是因为简单，恰恰是因为太难了。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。而且，移居火星这种为人类命运共同体付出的代价，将赢得整个世界和全人类的尊重，塑造中国在世界上的引领地位。

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500年前被发现的美洲大陆，现在已经成为了人类生存的乐土。火星，也将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，我将会看到人类登陆火星，并开始建设一个永久的居住地。