馬斯克都把跑車送上太空了，人類移居火星還是自尋死路？

新聞 02-12

「獵鷹重型」升空熱

火星移民冷思考

美國東部時間2018年2月6日，在佛羅里達州肯尼迪航天中心，太空探索技術公司（SpaceX）CEO埃隆·馬斯克團隊打造的獵鷹重型運載火箭帶著他的特斯拉紅色敞篷跑車和身著太空服的人體模型順利升空。獵鷹火箭的順利發射不僅讓航天運載進入商業時代，似乎也讓馬斯克的目標更近了一步：讓數百萬人移民火星，或者生活在太空中。

旅途漫漫

人類能否移民火星或太空中的其他星球，首先要看有沒有運載工具讓人類能夠到達。從目前技術來看，人類是有這個能力的，但是，

此次的馬斯克的紅色敞篷跑車未必能夠到達火星

。

馬斯克稱，這輛跑車將進入一條橢圓軌道，橢圓的一端在地球軌道，另一端在火星軌道。「本質上說，它將往返於地球和火星之間，我們估計它會在這條軌道上運行數億年，甚至超過10億年。有時候，它將會特別靠近火星，還有很小很小的可能性，它會撞在火星上。」

迄今為止，任何航天飛行器想要到達火星，基本上都需要通過霍曼轉移軌道來進行變軌，才能從地球軌道轉移到火星軌道，最終到達火星。紅色敞篷跑車在被獵鷹火箭攜帶離開地球時，經過瞬間加速後，進入一個橢圓形的轉移軌道。然後，跑車由這個橢圓軌道的近拱點開始追趕火星，與火星軌道交叉後再瞬間加速，進入火星軌道，環繞火星飛行，並選擇在適合的時間和地點降臨火星。

但是，

獵鷹火箭此次只是把跑車送出地球軌道，跑車自身沒有動力，也就不能加速變軌、調軌，也就難以進入火星軌道，無法到達火星

。

另一方面，如果獵鷹火箭不能將紅色敞篷跑車釋放到正確的軌道上，後者也就無法到達火星。而實際情況也正是如此：2月6日，美國當地時間晚些時候，馬斯克發表推文稱，搭載紅色敞篷跑車的火箭飛過預定目標，正在飛向火星和木星之間的一個小行星帶，到達了小行星帶最大天體——矮行星刻瑞斯的軌道附近。

不過，如果載人航天飛行器有動力並且被獵鷹火箭帶到太空，通過霍曼轉移軌道進行變軌，是可以到達火星的。美國航天局（NASA）已經多次做到了這一點。

從20世紀60年代以來，美國發射了10多次火星探測器，有6次實現火星著陸，其中最著名的是美國第7個火星著陸探測器、第4台火星車——好奇號火星車。它於2011年11月26日在美國卡納維拉爾角空軍基地被Atlas-V541火箭（AV-028）發射攜帶上天，火星車重899千克，加上火箭重量，共3893千克。

好奇號火星車也是通過霍曼轉移軌道變軌，才進入了火星軌道，在2012年8月6日協調世界時05:17在火星的伊奧利亞沼著陸。從升空到著陸火星，好奇號火星車飛行了5.63億千米，耗時近9個月（253天）。最重要的是，由於好奇號火星車用放射性同位素熱電池（鈈-238）作為動力（核動力），才能推動它變軌，並飛行到火星和著陸於火星。

根據這一技術，

如果未來要移民到火星，獵鷹火箭必須攜帶有動力的太空飛船，將其送入太空

，例如相當於一架波音737客機的飛船，這個飛船要裝滿燃料，還要坐滿乘客，裝滿行李。

至於這個飛船是否也要像好奇號火星車那樣旅行近9個月才能到達火星，目前難以估算，但是如果按SpaceX新型火箭BFR搭載載人飛行器的最高時速可達2.9萬千米來看，也只是減少了到地球近地軌道的時間，無法減少變軌後飛船繞火星軌道飛行的時間。

據此保守估計，人類從地球到火星的時間至少得半年。

對人體的考驗

即便運載工具解決了，到達火星時的著陸等技術問題也可以解決，也還要看人類的生理和心理條件是否適宜長時間的太空旅行，以及著陸後是否適宜火星的環境，解決簡單的但又是最基本的呼吸、飲水、吃飯等問題。

新的研究表明，假使能解決在火星上生存的基本問題，人類在火星上也可能面臨危及健康和生命的重大影響，相關研究結果喜憂參半。

由於人類還沒有移民火星，只能以最大程度相似於在火星生活的國際空間站的宇航員為對象進行研究，而且這是最好的優於動物試驗的研究。

俄羅斯研究人員最近對曾經在國際空間站上長期執行任務的俄羅斯宇航員血液樣本中的蛋白質進行採樣和成分分析研究，對18名宇航員升空之前30天采一次血，返回地球之後立即采一次血，在地球上休整7天之後再采一次血，對血液中的一系列蛋白質-非感染性疾病生物標記物進行比較研究。結果顯示，

在太空失重環境下，人體免疫系統各種蛋白質的反應類似人體遭受感染後的反應，各種免疫球蛋白更為敏感，就像在進行積極的防禦反應

。研究人員推測，原因可能在於人體並不清楚該如何面對這種不熟悉的環境，開啟了全部可能的防禦系統。結果，在防禦系統的「火力」全開之後，防禦系統既不能有效保護身體，又可能因過度反應而損害機體。

當一場局部戰鬥被免疫系統視為全局戰役而採取全面攻勢並打盡了所有彈藥後，免疫系統後續的抗禦疾病的能力就大為降低，就像強弩之末，連普通感冒這樣的小病也很難抵禦。同時，由於輻射的結果，進入深空的宇航員死於心血管疾病的可能性要比從未離開地球和只進入近地軌道的人要高出4倍。後者死於心血管疾病的幾率不到1/10，但前者死於心血管疾病的可能性會上升至43%。

不過，對美國雙胞胎宇航員兄弟馬克·凱利(Mark Kelly)和斯科特·凱利(Scott Kelly)的研究結果有不同解讀。2016年3月，斯科特在國際太空站度過了340天，研究人員對他的和其在地球上的雙胞胎兄弟馬克·凱利（Mark Kelly）進行了同步研究，希望通過對遺傳和身體條件基本一致的雙胞胎的研究來了解在太空生活和在地球生活對人的生理和健康有什麼不同的影響。

其中一個比較令人吃驚的發現是，斯科特在國際太空站時，其細胞染色體的端粒變長了，比他在地球上的弟弟馬克的端粒更長，但是斯科特回到地球上，其端粒就迅速恢復正常長度，與正常值一致。

這似乎表示，太空生活反而有利健康。

但是，這並非定論，因為研究結果有不同的解讀。

一般情況是，年齡愈大，端粒愈短。在國際太空站時，斯科特細胞的端粒變長，是否意味著人在太空反而能延壽呢？如果是這樣，移民太空和其他星球或許就更有充足的理由。過去認為，太空環境會損害人的健康，但現在斯科特在太空時其細胞端粒比弟弟的長，至少可以說明，移民其他星球可能會讓人更長壽。

而且，這也與生命演化有關，因為壽命的延長不只是健康問題，而是人類移居到一個與地球截然不同的自然環境後，可能延長了生命，也意味著，生命在地球和其他星球的起源、適應和演化會完全不一樣。

然而，這只是一種推測，因為，實際上在有限的時間內研究人員還觀察不到在太空住了近一年時間的斯科特就比馬克的壽命長。而且，研究人員也有其他推測性解釋，即斯科特在太空的細胞端粒變長與國際太空站上的宇航員更加經常運動，以及減少熱量的攝入有關，運動和適當限食在地球上已經被證明是良好的生活方式，可以改善健康，延長壽命。

另外，斯科特在太空執行任務期間，其白細胞中DNA的甲基化水平下降，但其在地球上的兄弟馬克的白細胞DNA的甲基化水平升高。DNA甲基化對調控基因表達、維持染色質結構、基因印記、X染色體失活以及胚胎髮育等生物學過程中發揮著重大的作用。甲基化水平可以改變DNA的活性，但不改變DNA序列。不同的水平的DNA甲基化有不同的作用。但是，研究人員對在太空和地球上不同的甲基化水平還無法解釋，只是認為，這種現象可能顯示基因對環境變化很敏感。

從地球人到火星人？

火星上沒有水，沒有像地球上可供人呼吸的空氣，更沒有食物，還充斥著輻射，即便這一切如有些研究人員所預期的那樣，可以通過科學技術改造火星上的環境，使其像地球一樣適宜於人生存，但從人類生命的演化來說，是否真的適應火星環境呢？這才是需要最終解決的問題，否則，人就無法定居火星以及其他星球。

可以預料，人類很難適應其他星球環境，原因是，

已經通過上億年的生命演化而適應地球環境的人類不可能會輕易改變自己所有的生命機理，到了其他星球便意味著地球生命演化的終結和中止。

人類移民火星是換了一個截然不同的生存環境，也即從地球人換為火星人。火星上沒有氧氣、水、陽光和糧食等讓人生存的要素自不必說，人類作為一個適應地球的整體生命來說，至少有上億年或幾千萬年的定性、定形，人類整體相對於火星來說，再生能力太差，無法適應火星或其他星球。

從地球產生和人類在地球上的產生和演化來看，已經有45.5億年歷史。在45.5億年前地球形成，液化水在44億年前注入海洋，38億年前最早的單細胞生物產生，此時，地球上的最簡單生物就已經適應了地球環境和變化周期，白天和黑夜，春夏秋冬等，也形成了古老的生物鐘。

到了2.25億年前哺乳動物及恐龍起源，6500萬年前大型恐龍滅絕後哺乳動物稱霸，500萬年前人類及黑猩猩祖先分離，20萬年前身體結構像現代人的人類出現在非洲。此時，人的所有生理機能和生命結構完全鑄型。

即便以人類與黑猩猩的分道揚鑣的500萬年算起，地球上的人類早就從基因、血液、各種細胞、神經和靈魂的深處適應了地球的環境，並且現在還在地球這個環境中繼續演化。一個最明顯的例子是生物節律。

2017年諾貝爾生理學或醫學獎授予生物時鐘的發現，這個發現指出，地球上的人和其他生物是依賴於24小時的生物節律而生活和工作的，尤其是人類長期以來遵循日出而作，日落而息的節律。人是環境的產物。儘管生物鐘是由基因決定的，但是基因的形成和發揮作用則是環境決定的，而且是在環境的作用之下讓動植物長時間逐漸演化形成的，這就是地球形成之後的自轉和圍繞太陽的公轉。人和動植物24小時生物時鐘，以及潮漲潮落等，都是適應地球24小時自轉一周的結果，春種秋收、夏熱冬寒則是地球圍繞太陽一周365日5小時48分45.6秒結果。

如果移民到外星空，目前還沒有一個星球的自轉和公轉完全與地球相似或相同。

儘管火星自轉一周的24.6小時與地球自轉一周的23小時56分4.09秒相近，但火星繞太陽的公轉是1.88年（687日），與地球上一年相差太遠，所以，僅就適應生物時鐘來看，移民外星球也將是地球人的生命不能承受之重。

一旦到了與地球截然不同的外星環境，在幾百萬年中建立起來的人類生命的所有生命規則、生理機能都會不管用了，也就意味著人類生命的終結，這也是為何人到太空免疫系統會產生過度反應的原因之一。

不過，也有一種可能，地球人可以像人體已經成形的體細胞一樣，在火星上重新編程，以適應火星的環境而演化為火星人。儘管細胞的重新編程獲得2012年諾貝爾生理學或醫學獎，但是，從細胞重新編程到個體的孕育、誕生、成長和適應環境，再到整個種群適應環境，讓地球人演化為火星人，這中間差著多少千山萬水和時空距離，實在難以估量。

更何況，由於火星上不具備地球上的氧氣，一到火星，如果沒有氧氣面罩的支持，一旦吸入火星上二氧化碳佔95%的大氣，不是窒息，就是死亡。加上沒有水、食糧，以及會陷入全面輻射中，移民火星基本上就是自殺。當然，還有一個整體規化，把火星改造得像地球一樣，而這目前也只是一個理想。

當然，無論如何，埃隆·馬斯克都是一個不同尋常的人物。在2016/2017年國際宇航大會上他就提出，火星移民方案的關鍵就是「大獵鷹火箭」（BFR）。就在此次獵鷹重型火箭發射前，馬斯克在電話新聞發布會上表示，沒有必要讓獵鷹重型火箭達到載人飛行水準。該公司更大的、完全重複使用的BFR研製工作取得進展，這種火箭採用兩級設計，第二級同時作為乘組的飛船或貨運飛船。據悉，BFR高106米、直徑為9米，配備31台猛禽發動機；其上的星際飛船有40個載人艙，每艙能容納3人，這樣，一次發射就能運送120人，因此，可大規模開展火星移民。

值班編輯：俞楊

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