李慶康

讓地球人著迷的火星

在太陽系中，火星一直讓地球人很著迷。火星是太陽系中距地球最近的一顆行星，也是與地球很相似的一顆行星?；鹦堑闹睆剑s6794km）比地球的半徑（約6371km）長一點(diǎn)。火星的自轉(zhuǎn)周期（約24小時(shí)37分）與地球的自轉(zhuǎn)周期相近，其公轉(zhuǎn)周期（687天）接近地球公轉(zhuǎn)周期的兩倍。

火星上，以二氧化碳為主的大氣十分稀薄，大氣密度約為地球的1%?；鹦潜砻鏈囟群艿?，平均溫度為零下55℃，水和二氧化碳容易被凍結(jié)。

火星被稱為“紅色行星”，因?yàn)榛鹦潜砻娓采w著巖石碎塊、沙塵及富鐵黏土（赤鐵礦）而呈現(xiàn)出鐵銹般的紅色。火星上常有猛烈的大風(fēng)，形成可以覆蓋全球的特大型沙塵暴、移動(dòng)的沙丘，每次可持續(xù)數(shù)個(gè)星期。

人類對(duì)火星的空間探測(cè)始于20世紀(jì)60年代。迄今為止，人類一共進(jìn)行了40多次火星探測(cè)。目前，人類在探索火星基本物理參數(shù)、大氣層、電離層、磁層、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、表面物質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面，取得了巨大的成就。

為什么人類對(duì)火星充滿濃厚興趣

在太陽系內(nèi)，除了地球外，火星是最有可能存在生命的天體。

大約40億年前，火星表面存在過水，甚至可能有過河流、湖泊和海洋。未知的原因使火星變成今天這個(gè)模樣。

火星適合進(jìn)行比較行星學(xué)研究和太陽系起源與演化研究。比如，火星磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)的比較研究，火星氣候變化與地球氣候變化的比較研究，火星臭氧洞和地球臭氧層的比較研究，等等。

火星上有豐富的資源，如風(fēng)能、地?zé)?，可用二氧化碳和氫制造甲烷燃料，也可用氫的同位素進(jìn)行核發(fā)電?；鹦巧线€有因火山活動(dòng)而形成的各種金屬富礦。

火星上的黏土和火山灰，有利于植物生長；火星大氣中有足夠的二氧化碳?xì)怏w，可提高植物光合作用的效能，使農(nóng)作物獲得比地球上更大的豐收；火星上到處都是氧化鐵等氧化物，可還原出氧氣。

一個(gè)偉大而艱巨的任務(wù)是人類登上火星。

美國國家航空航天局計(jì)劃在2030年左右實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。

“火星一號(hào)”則計(jì)劃在2023年將第一批志愿者送到火星。

“火星一號(hào)”移民計(jì)劃

“火星一號(hào)”是總部設(shè)在荷蘭的一家非營利組織。2013年，“火星一號(hào)”提出了驚天動(dòng)地的移民計(jì)劃：計(jì)劃于2023年在火星上建立永久性人類定居點(diǎn)。

為完成這一任務(wù)，最初會(huì)送兩男兩女共四名宇航員去火星，他們肩負(fù)著“十年之內(nèi)在火星上建立‘殖民地”的使命。地球人抵達(dá)火星后將不再被接回地球，將在火星上度過余生。2013年，“火星一號(hào)”宣布公開征集前往火星的地球人。

2014年5月，“火星一號(hào)”篩選出705名候選人。接下來，候選人將接受挑選委員會(huì)的面試，展示其知識(shí)、才能、適應(yīng)能力和個(gè)人品性等?！盎鹦且惶?hào)”準(zhǔn)備和媒體洽談，計(jì)劃現(xiàn)場(chǎng)直播面試盛況。

根據(jù)“火星一號(hào)”計(jì)劃的要求，這705名候選人未來幾年將參加移民火星的各項(xiàng)培訓(xùn)，并在多輪篩選中最后選出20～40名候選人，分期分批出發(fā)，代表人類定居火星。其中，首批兩男兩女宇航員將在2023年4月踏上征程。

“火星一號(hào)”將一步步實(shí)施相關(guān)計(jì)劃：2016年進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)射，2018年將發(fā)射火星探測(cè)器，2020年第一批物資將到達(dá)火星，2021年在火星的設(shè)備開始制造供宇航員使用的水和氧氣，2023年第一批宇航員到達(dá)火星即可開始在火星上種植糧食、獲取食物。

雖然很多人覺得“火星一號(hào)”的移民計(jì)劃有些瘋狂，但該計(jì)劃得到一些科學(xué)家、航天員、工程師的支持，引起了強(qiáng)烈反響。一個(gè)來自舊金山的女士，希望自己能登上火星。她的丈夫得知妻子執(zhí)意要成為“火星一號(hào)”候選人后，表示支持。

火星探索之旅并不孤獨(dú)，俄羅斯也有雄心勃勃的火星探測(cè)計(jì)劃。按照他們的計(jì)劃，2035年前將進(jìn)行載人火星探測(cè)。

美國航空航天局有自己周密的探索火星路線圖：2013年到2020年間，發(fā)射能將火星物質(zhì)樣本帶回地球的探測(cè)器，最終在2031年2月派宇航員遠(yuǎn)征火星，但這次是雙程票。

“火星一號(hào)”面臨的巨大挑戰(zhàn)

目前，“火星一號(hào)”計(jì)劃面臨巨大的挑戰(zhàn)。

巨額資金不知從何而來。根據(jù)“火星一號(hào)”計(jì)劃，初始補(bǔ)給可能需要發(fā)射六次宇宙飛船來完成，但麻省理工學(xué)院的教授認(rèn)為，至少需要15次才能完成初次補(bǔ)給任務(wù)。僅這一項(xiàng)運(yùn)輸花費(fèi)，與宇航員的運(yùn)送費(fèi)用合計(jì)就高達(dá)45億美元。開支必將隨著其他成員和補(bǔ)給的增加而飆升，少則幾百億美元，多則上千億美元。

火星上怎么維持補(bǔ)給。2014年10月，麻省理工學(xué)院的工程師們發(fā)明了一個(gè)居住地分析工具來評(píng)估“火星一號(hào)”任務(wù)的可實(shí)現(xiàn)程度。

工程師們用系統(tǒng)論方法分析“火星一號(hào)”任務(wù)，評(píng)估了該任務(wù)的許多方面，比如居住條件、生命支撐系統(tǒng)、備用件需求以及運(yùn)輸能力，還深入考察了每項(xiàng)成本對(duì)整體系統(tǒng)工程的貢獻(xiàn)度。模擬結(jié)果表明，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，要想在火星上生存并不容易。

基于國際空間站宇航員的典型工作日程、活動(dòng)水平和新陳代謝率，研究人員模擬出火星移民一天需要消耗約1.27千焦熱量。“火星一號(hào)”計(jì)劃只估計(jì)出了50平方米的土壤。按照該項(xiàng)目的計(jì)劃，如果農(nóng)作物在移民居住點(diǎn)種植，會(huì)產(chǎn)生氧氣，氧氣的含量會(huì)超過防火安全臨界值，這就要求持續(xù)生產(chǎn)氮?dú)鈦斫档脱鯕獾臐舛?。時(shí)間一長，會(huì)導(dǎo)致氮?dú)庀拇M，讓居民面臨缺乏氣體補(bǔ)給的處境，最終窒息而死。為了解決這個(gè)問題，應(yīng)該至少發(fā)展兩項(xiàng)技術(shù)，一種是能消除多余氧氣的技術(shù)，另一種是隔絕出單獨(dú)溫室種植谷物的技術(shù)。令人驚訝的是，最廉價(jià)的選擇，竟是從地球家園運(yùn)輸食物。

研究組還進(jìn)行了一個(gè)針對(duì)備用件供應(yīng)的綜合分析。在火星上，居民需要某個(gè)備用件時(shí)，地球要每26個(gè)月發(fā)射一次，然后再等上180天的飛行才能拿到。如果能在當(dāng)?shù)刂圃靷溆眉?，就?huì)省很多事，3D打印技術(shù)可以讓移民在火星上制造備用件。但是，這種技術(shù)目前發(fā)展得還不夠成熟，還不能重復(fù)制作尺寸精確且功能強(qiáng)大的太空備用件。

生命支持技術(shù)的問題。遙遠(yuǎn)艱險(xiǎn)的長途飛行對(duì)宇航員的生理和心理會(huì)產(chǎn)生影響，空間環(huán)境包括火星環(huán)境，如輻射、大氣、微引力等也會(huì)對(duì)人的生理和心理產(chǎn)生影響。

由此可見，該項(xiàng)目的花費(fèi)評(píng)估及技術(shù)可行性評(píng)估得出的結(jié)果很不樂觀。

“火星一號(hào)”計(jì)劃試圖跨國界、跨政府撬動(dòng)市場(chǎng)資金，進(jìn)行一趟單程車票的火星之旅。這是娛樂？是商業(yè)炒作？或者根本就是騙局？還是確實(shí)能夠如期成行？現(xiàn)在不得而知。但是，它確實(shí)吸引了人們的眼球，喚起了人們探索宇宙空間的熱情，激發(fā)了人們的科學(xué)興趣。況且，私人機(jī)構(gòu)的參與提升了公眾的太空意識(shí)，或許由此可以促進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展，幫助未來的團(tuán)隊(duì)成功登陸火星。endprint