十年後 我們火星見

隨著時間的推移，在人類的不斷改造下，火星將成為一個適合人類生存的地方。

太陽系中，金星和火星是離地球最近的兩大行星。而火星在各方面條件都非常接近地球，各國航天機構也都將其作為重點探測對象。中國在2016年1月正式啟動了火星探測計劃，將於2020年前後發射火星探測器。

在探測研究火星的隊伍中，SpaceX和特斯拉創始人、矽谷傳奇埃隆·馬斯克格外引人注意。繼去年9月份，他提出了雄心勃勃的火星移民計劃之後，近日又在《新太空》雜誌網站撰文，詳細闡述了這一計劃，文中介紹了被稱為「BFR重型火箭」的最新設計；同時，馬斯克表示「已經找到了為建造BFR重型火箭籌集資金的方法」。

一顆紅色的夢想星球

人類在火星上有可能生存嗎？中國科學院國家天文台科學傳播中心主任、研究員鄭永春向《中國科學報》記者詳細介紹了這顆紅色的星球。

「火星上有山，有水，有峽谷，有大氣，有微弱的磁場；火星上有土壤，有岩石，有沙塵暴，甚至地下還有豐富的礦產資源；火星的兩極，也有冰凍的白色冰原。這一切，與地球是那麼的相似。」

不過，上世紀50至60年代，人類一度把太空探測的重點放在金星上，「因為它與地球的大小相似，距離最近。但科學探測後發現，金星其實是一個地獄般的星球：火山爆發，高溫、高壓，濃密的大氣，有毒的降雨」。鄭永春介紹說，金星上的環境並不如它的名字一般美好，「迄今為止，登陸金星表面的航天器工作壽命非常之短，甚至活不過幾分鐘。這是一個不可能有生命的星球，也不可能讓人類移居」。

而隨著火星探測的開展，人們對這顆紅色星球的熱情越來越高。越來越多的科學家認為：如果人類大規模移居，火星可能是最適合改造的行星。「一旦在地球上面臨難以抵禦的重大災難和危機，人類就可以移居火星，在那裡開拓新的家園。」 鄭永春將火星稱為人類的「希望之星」。

特別是隨著航天技術以及相關科技領域近年來取得的巨大突破，以及人類對火星的了解程度越來越高，這一本來似乎不切實際的想法，正在變得越來越可想像和觸摸。

飛向火星分幾步

要從地球離開、安全抵達火星，並在上面存活下來，需要哪些步驟呢？對此，鄭永春認為，有幾個關鍵步驟必不可少：火箭、飛船、登陸方式。

火箭是離開地球表面的第一步，也被看作航天的基石。鄭永春介紹說，美國宇航局正在研製新一代太空發射系統（SLS）。該重型運載火箭最終的運載能力將達到143噸，甚至可能達到165噸，與阿波羅登月時的土星五號非常相近，號稱史上最強運載火箭。

而今年2月，由馬斯克的SpaceX發射的獵鷹重型火箭，也是非常強大的運載火箭——它搭載一輛紅色特斯拉跑車進入了環繞太陽的軌道。「獵鷹重型火箭號稱現役最大推力火箭，一級火箭可以回收後重複使用，星際運輸成本更低。在此基礎上，有望打造一條從地球往返火星的廉價航線。」

而馬斯克文章中新介紹的BFR重型火箭，運載能力是之前獵鷹重型火箭的5倍。他在文章中介紹說，BFR是一種可完全重複使用的運載火箭，在不經過軌道燃料加註的情況下，預期可以將150噸的有效載荷送入近地軌道。相比之下，獵鷹重型火箭的有效載荷約為30噸，而且只有部分組件可重複使用，二者間也存在巨大的成本差異。

「黑色七分鐘」，是歷史上許多航天器最終未能成功登陸火星的原因。鄭永春解釋，穿過火星稀薄的大氣層是登陸火星的最後一步，這個過程在地球上難以現場指揮，只能靠航天器的自主操作，失敗風險最高。

「迄今為止，全世界只有美國的航天器成功登陸過火星。在技術選擇上，鳳凰號著陸器登陸時採用了可壓縮的著陸支架進行緩衝；機遇號和勇氣號火星車採用了降落傘減速，輔以氣囊在地表彈跳，減少對火星車的衝擊；好奇號火星車則研發了新的太空起重機技術，火星車在地表一定高度懸停，通過纜繩慢慢降落到火星表面。」未來要想實現載人登陸火星，如何平安度過這七分鐘可以說是重中之重。「航天員、登陸艙和物資設備重量更大，降落傘難以起到有效的減速作用，除太空起重機，還需要研發更先進的火箭反推和自主控制技術，才能實現有效的平穩減速。」

SpaceX全新的BFR飛船似乎已準備好了解決方案。BFR飛船長約48米，凈重約為85噸，可以攜帶1100噸推進劑，發射時有效載荷為150噸，返回地球時有效載荷50噸。飛船引擎由四台真空「猛禽」引擎和兩台海平面引擎組成，6台引擎都有萬向支架連接。

「當BFR著陸時，會有兩台引擎點火，如果兩台中心引擎中的一個點火失敗，它將能夠成功地依靠另一台引擎著陸。每台引擎中都有很大的冗餘度，因為我們希望著陸風險儘可能接近於零。」馬斯克寫道。

火星基地建設

成功抵達火星之後，要如何生存下來呢？

鄭永春著重強調了三點：能源供應、原位資源利用以及輻射防護。以能源供應為例，火星一晝夜是24小時39分鐘，因為比地球更遠離太陽，僅採用太陽能可能無法滿足火星基地需求。核能可能是未來火星基地所需的能源供應方式。

馬斯克提出的新目標是在2022年完成第一次火星貨運任務。將在明年第二季度開始建造第一艘飛船，並準備在5年內發射。接下來在2024年，發射4艘飛船前往火星，其中包括2艘載人飛船和2艘貨運飛船。在火星上第一個任務目標是找到最好的水源地，之後是建造推進劑工廠。屆時，SpaceX在火星上將有6艘飛船，擁有足夠的物資建立推進劑工廠，包括大型太陽能電池板，然後進行採礦和凈化水，獲得大氣層中的二氧化碳，然後製造和存儲深冷甲烷和氧氣。

鄭永春曾預測，或許在2030年，人類可以登陸火星，這與馬斯克的時間表似乎存在某些重合。對於馬斯克的最近計劃，他評價說：「我相信移民火星會越來越具有可操作性、現實性。技術的發展還是挺快的，最後加上商業力量的幫助。」

十年後，或許我們就可以火星見。正如馬斯克暢想：「火星基地最初可能只是一艘飛船，然後是多艘飛船，接著我們開始在火星上建造城市，並不斷擴大城市規模。隨著時間的推移，在我們的不斷改造下，火星將成為一個適合人類生存的地方。」（記者 張晶晶）

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