載人火星之旅“單程票”

　　去幾十年來，載人火星之旅一直是人們的一個(gè)夢(mèng)想。但是，隨著人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到所面臨的巨大挑戰(zhàn)，這個(gè)夢(mèng)想似乎變得越來越遙遠(yuǎn)——前往火星的長途旅行中，宇航員的健康將受到零重力和高輻射的嚴(yán)重威脅；研發(fā)載人火星之旅的運(yùn)載工具無疑需要高昂的費(fèi)用；為了保證宇航員在長時(shí)間太空之旅行程中健康生活，更為了確保他們能在火星表面長時(shí)間孤獨(dú)地生存，需要花費(fèi)巨大代價(jià)研發(fā)和配置大量設(shè)備；為了讓前往火星的宇航員安全返回地球，所需的燃料和其他供給都會(huì)比阿波羅載人登月項(xiàng)目多得太多(原因很簡(jiǎn)單——火星距離地球比月球遠(yuǎn)了太多)……所有這些因素加在一起，即使是最頂尖的航天大國——一美國在載人火星之旅方面也只能望而興嘆。
　　然而，最近有科學(xué)家稱，只需采取單程之旅，就能解決載人火星之旅所面臨的很大一部分難題。
　　
　　1　單程之旅
　　
　　以科學(xué)的名義，他們將在火星上度過余生。
　　2010年10月，兩位美國科學(xué)家——華盛頓州立大學(xué)的地球與環(huán)境科學(xué)家迪克·舒爾茨·馬庫奇博士和亞利桑那州立大學(xué)的天文學(xué)家保羅·戴維斯博士，在美國《宇宙學(xué)》雜志上發(fā)表文章，提出“單程載人火星之旅”(也稱為“永留火星”)理念并指出，若采取這一思路將有助于早日實(shí)現(xiàn)載人火星之旅。
　　
　　并非“自殺性任務(wù)”
　　馬庫奇和戴維斯指出，載人火星之旅雖然在技術(shù)上完全可行，但這一任務(wù)在很近的將來看來是無法實(shí)施的。目前存在的巨大障礙首先是費(fèi)用太大，其中大部分都與把宇航員送回地球有關(guān)；另外，在經(jīng)歷至少一年的飛行途中的失重狀態(tài)和火星表面長時(shí)間的低重力條件之后，返回地球的宇航員必須接受密集的恢復(fù)性項(xiàng)目。不過，如果不把早期的火星人類移民送回地球，費(fèi)用就會(huì)大大降低。
　　馬庫奇和戴維斯提出的這一單程載人火星之旅的想法無疑會(huì)激起一些倫理爭(zhēng)議。人們會(huì)這樣想：這些人類先驅(qū)被丟棄在火星上一去無回，豈不是以科學(xué)的名義充當(dāng)“殉人”?但馬庫奇和戴維斯指出，首批火星定居者其實(shí)與北美大陸的早期白人定居者沒有什么兩樣，后者從歐洲出發(fā)時(shí)就沒指望能夠返回，他們無疑是冒著極大的風(fēng)險(xiǎn)去探險(xiǎn)新土地的，他們深知他們的命運(yùn)很可能是客死他鄉(xiāng)。
　　按照單程火星之旅設(shè)想，首批火星宇航員將無法返回地球，他們將作為人類永久移民火星的先行者在火星上度過余生。那么，還有人愿意簽約單程火星之旅嗎?馬庫奇和戴維斯說，他們?yōu)橥茝V單程載人火星之旅理念做過多次演講報(bào)告，根據(jù)他們事后進(jìn)行的非正式調(diào)查，不管是出于科學(xué)好奇心還是出于人類與生俱來的冒險(xiǎn)與探索精神，有許多人愿意成為這方面的志愿者。
　　馬庫奇和戴維斯特別強(qiáng)調(diào)，單程火星之旅絕對(duì)不是“自殺性任務(wù)”，首批火星移民決不會(huì)被丟在火星上棄之不理。一系列機(jī)器人飛船將在他們登陸火星之前發(fā)射，將人類移民火星所必需的東西提前發(fā)射到火星上，這些東西包括能源設(shè)施(例如一座由太陽能電池板助力的小型核反應(yīng)堆)、至少能滿足兩年需要的食物、從事農(nóng)耕的基礎(chǔ)物資、進(jìn)行基本工程和維護(hù)性工作所需的一臺(tái)或數(shù)臺(tái)火星巡游車(簡(jiǎn)稱火星車)及工具包。此外，各種科研設(shè)備也會(huì)在火星宇航員出發(fā)之前由無人飛船發(fā)送到火星。運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)，機(jī)器人能容易地將所有這些設(shè)備安裝到位。
　　首批火星移民將主要依賴火星當(dāng)?shù)刭Y源，例如就地獲取水、養(yǎng)分和庇護(hù)(例如熔巖隧洞)。但與此同時(shí)，他們將持續(xù)獲得從地球上發(fā)來的、在火星上暫時(shí)無法獲得或生產(chǎn)的必需物資。這種半自力更生的階段可能持續(xù)幾十年甚至幾百年，直到最終火星定居點(diǎn)的規(guī)模和復(fù)雜程度足以讓火星移民能夠完全自主地生活在火星上。到那時(shí)，火星表面上已建立起完全自力更生的基地，包括自主生產(chǎn)糧食和處理礦物質(zhì)及化合物。
　　不容置疑，參加單程火星之旅的宇航員的預(yù)期壽命將大大縮短。但是，火星宇航員如果返回地球的話也面臨同樣的問題。太空探索中最冒險(xiǎn)的部分是發(fā)射和著陸，其次是暴露在太空條件下。如果執(zhí)行單程任務(wù)，這兩大風(fēng)險(xiǎn)肯定都會(huì)減半。尤其是飛船上環(huán)境擁擠，不可能攜帶復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備(否則會(huì)因飛船重量增加而大大提高發(fā)射費(fèi)用及發(fā)射難度)，再加上太空環(huán)境充滿敵意，所以，宇航員在往返之旅途中所面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)會(huì)比只去不回高得多。從成本方面來說，由于無需為返程(準(zhǔn)確地說，是不在火星上停留太久就返回，否則可以在火星上自行生產(chǎn)燃料)發(fā)射燃料和供給，這將大大節(jié)省費(fèi)用。
　　40多年前，在最后一次“阿波羅登月”任務(wù)完成后，人類再也沒有踏足過地球以外的任何天體?？茖W(xué)家指出，人類要想著眼長遠(yuǎn)進(jìn)行更有效的太空探測(cè)，就不應(yīng)該再出現(xiàn)這樣的中斷和浪費(fèi)。而一次單程的載人火星之旅將不同于一次性的“阿波羅登月”計(jì)劃。
　　
　　火星先遣隊(duì)
　　按照馬庫奇和戴維斯的設(shè)想，首批火星先遣隊(duì)可以由一組共4人組成，假如預(yù)算允許，分成各載兩人的兩艘飛船更為理想，美國的“海盜號(hào)”探測(cè)任務(wù)和“火星探索巡游車”任務(wù)就分別準(zhǔn)備了兩艘無人探測(cè)器和兩部火星車以備萬一及聯(lián)袂探索。另外，假如一艘飛船發(fā)生了技術(shù)故障，另一艘可以及時(shí)前往營救。還有一點(diǎn)很重要，那就是登陸火星的任何重要部件都必須一式兩份以備不測(cè)。
　　單程載人火星之旅的關(guān)鍵是充分的準(zhǔn)備工作，馬庫奇和戴維斯將之分為以下三個(gè)階段：運(yùn)用現(xiàn)有和未來的機(jī)器人探測(cè)器搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，為載人飛船登陸火星選擇合適的地點(diǎn)；建立一個(gè)無人火星基地，在其中為人類居住配備一切必不可少的條件(火星已有的資源除外)；發(fā)射首批火星定居者。這三個(gè)階段簡(jiǎn)介如下：
　　選好著陸地點(diǎn)在最終確定合適的定居地點(diǎn)之前，應(yīng)該執(zhí)行一系列先進(jìn)偵測(cè)任務(wù)，例如使用像穿地雷達(dá)這樣的地球物理探測(cè)工具來定位火星表面下的空洞。目前，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括熔巖管(由熔巖河流動(dòng)形成的大型洞狀結(jié)構(gòu))在內(nèi)的多種火山地貌。火星上的熔巖隧洞看起來比地球上的大得多，這可能是因?yàn)榛鹦巧系囊Ρ鹊厍蛏闲〉枚?。一些位于原來的火星北部海洋低地?shì)位置附近的火星洞穴中可能包含冰沉積層，就像地球上的很多含冰的洞穴。冰洞可以解決人類火星定居者對(duì)水和氧的需要?；鹦怯须m然稀薄但還算夠的大氣層，主要由二氧化碳構(gòu)成(95％)，但火星大氣層的密度只有地球大氣層的1％，既無地球大氣層那樣的臭氧層也無磁層，因而必須采取一些天然或人工的措施來保護(hù)人類定居者免遭離子化和紫外輻射的傷害，而冰洞在這方面可以發(fā)揮作用。一旦定位一個(gè)候選冰洞之后，就將由機(jī)器人探索其內(nèi)部情況，以確定它是否可以作為人類定居點(diǎn)的選址。
　　建立無人基地　人類定居點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)最好是有一些天然保護(hù)(例如熔巖隧洞)，附近還有其他多種資源(例如水、礦物質(zhì)和養(yǎng)分)。一旦選定地址，就應(yīng)該使用無人探測(cè)器和機(jī)器人(包括小型火星車)來建立無人基地，為迎接首批人類移民做準(zhǔn)備。無人基地的配置還要考慮到能夠?qū)Ω信d趣的多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行更深入的調(diào)查。無人基地的裝備無需很復(fù)雜，但必須配備通訊中轉(zhuǎn)站和發(fā)電設(shè)施，最好還有一部遙控望遠(yuǎn)鏡。載人登陸飛船應(yīng)該同時(shí)被設(shè)計(jì)成一個(gè)永久定居站，即定居艙的形式，以便讓后續(xù)的單程任務(wù)擴(kuò)建定居點(diǎn)。
　　發(fā)射首批定居者　對(duì)首批定居者的選擇必須考慮多重因素。首先，他們最好已經(jīng)過了生育年齡，這是因?yàn)樗麄兊搅嘶鹦侵蟮纳A(yù)期可能只有20年或更短。第二，首批定居者將不得不忍耐輻射對(duì)他們的身體器官的損害，這種損害在前往火星途中和在火星表面生活過程中都存在。初始的單程載人火星之旅的一種可行辦法是發(fā)射兩艘飛船，其中每艘搭載兩名宇航員。理想狀況是，其中一名宇航員同時(shí)也是訓(xùn)練有素的醫(yī)生，并且所有這些宇航員都具備良好的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)，以及對(duì)科學(xué)探索有強(qiáng)烈的責(zé)任心和為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。
　　一旦首批火星定居者到達(dá)火星基地，他們的任務(wù)與早期的北美洲定居者將沒有多大的不同，只不過所掌握的技術(shù)和工具已經(jīng)變得復(fù)雜得多。他們將在冰洞外面的經(jīng)過刻意肥沃化的土壤中(上方有由機(jī)器人建造的圓頂)種植植物，以此為前哨站的定居者提供食物和額外的氧氣供應(yīng)。他們將利用微生物來分解和回收廢物。這樣一來，人類基地就成為一個(gè)獨(dú)立的生物圈(當(dāng)然，其中一些資源是由火星環(huán)境提供的)。
　　由于首批火星定居者不可避免地會(huì)面對(duì)因隔絕和不確定性帶來的從生理到心理的壓力，因此這些宇航員在前往火星之前要接受嚴(yán)格的生理和心理訓(xùn)練，到達(dá)火星后則要通過電子郵件、聲頻和視頻等地球人所熟悉的方式與地球保持不間斷的聯(lián)系。在現(xiàn)代通訊時(shí)代，他們遠(yuǎn)離家園的感覺將不會(huì)比早期的南極探險(xiǎn)家們更強(qiáng)烈，況且后者沒有經(jīng)過系統(tǒng)性的心理訓(xùn)練。
　　隨著時(shí)間推移，人類火星先遣隊(duì)將緩慢增加后續(xù)任務(wù)。多個(gè)以洞穴為中心的生物圈將相繼創(chuàng)生，它們相互間保持頻繁聯(lián)系，共享成果。數(shù)十年后，定居點(diǎn)人口有可能增至150人，他們的基因庫將能夠允許進(jìn)行持續(xù)的長期繁育計(jì)劃?；蚬こ碳夹g(shù)的運(yùn)用，再加上新來的人們，火星定居者群體的基因多樣性將進(jìn)一步增加，這有助于定居者們的健康與長壽。
　　盡管在火星上建立復(fù)合定居點(diǎn)需要耗費(fèi)許多年的巨大努力，但這一計(jì)劃在技術(shù)上并非行不通。目前已經(jīng)研發(fā)了一些超重型機(jī)械起重設(shè)備，實(shí)際上永久性無人控制基地的建立現(xiàn)在就可以啟動(dòng)。至于載人火星之旅和火星移民的細(xì)節(jié)問題，可以放到以后研究。據(jù)估計(jì)，火星永久性無人基地的建設(shè)可以由機(jī)器人在20年時(shí)間里完成，而首個(gè)人類先遣隊(duì)在這之后很快就可以登陸火星。
　　
　　為什么要在火星建基地?
　　也許你要問：為什么一定要在火星上建立永久性的人類移民基地呢?理由有好幾方面。首先，長遠(yuǎn)來看，在地球人所在的銀河系區(qū)域，小行星及彗星撞擊、超新星爆發(fā)等宇宙事變對(duì)地球上的生命尤其是人類威脅很大。其次，全球性瘟疫、核戰(zhàn)爭(zhēng)或生化戰(zhàn)、失控的全球變暖、突發(fā)的生態(tài)崩潰和超級(jí)火山等也嚴(yán)重危及人類生存，而這些惡性事件發(fā)生的概率比天體碰撞和超新星爆發(fā)還要高。因此，為了確保人類的長期生存，地球人移民其他星球是遲早的事。那么，人類應(yīng)該移民何方呢?小行星、月球和火星是首批考慮對(duì)象。月球離地球最近，月球上面的熔巖隧洞等能夠?yàn)槿祟愄峁┠撤N程度的保護(hù)，但從其他所有方面來看，火星比月球更適合人類移民，尤其是火星上有各種資源，小行星在這方面也無法與火星媲美。
　　火星之所以被認(rèn)為最適合人類移民和發(fā)展，是因?yàn)榛鹦窃诤芏喾矫媾c地球相似，其中最重要的是火星也具備適度的表面重力、大氣層以及豐富的水、二氧化碳和一系列基本礦物質(zhì)?；鹦沁€是僅次于金星的距離地球最近的行星鄰居，要是在最優(yōu)條件(所謂“發(fā)射窗口”)下發(fā)射飛船，哪怕只運(yùn)用現(xiàn)有的化學(xué)火箭技術(shù)，前往火星也只需6個(gè)月時(shí)間。
　　除了在巨大災(zāi)難發(fā)生時(shí)為人類提供“諾亞方舟”(救生船)之外，移民火星還有其他種種理由。天體生物學(xué)家現(xiàn)在普遍認(rèn)同。有相當(dāng)?shù)目赡苄允腔鹦巧洗嬖诨蛟?jīng)存在過微生物，它們有可能生活在火星表面下很深的地方。假如能在火星上建立科研基地，就有助于大大推進(jìn)對(duì)外星生命形式和第二種進(jìn)化路徑的認(rèn)識(shí)，由此研發(fā)出全新的生物技術(shù)?？梢钥隙ǖ氖牵ㄟ^對(duì)古老和現(xiàn)代的火星進(jìn)行深入的對(duì)比研究，將有望揭示地球生命的起源。
　　火星上隱藏著豐富的地質(zhì)和天文信息，而僅僅使用機(jī)器人探測(cè)器地球人幾乎無法了解到這些信息。在火星表面建立永久性的人類定居點(diǎn)，不僅會(huì)大大方便這方面的研究，而且從長遠(yuǎn)看，火星基地將為人類或機(jī)器人探索太陽系外圍提供跳板。最后，在火星上建立多文化和多國聯(lián)合的人類基地，對(duì)于促進(jìn)全人類的和諧、團(tuán)結(jié)來說也具有重大意義。
　　
　　火星生物會(huì)威脅地球人的健康嗎?
　　一些人出于行星保護(hù)方面的考慮，對(duì)載人火星之旅提出質(zhì)疑，其質(zhì)疑的核心是火星上究竟是否存在當(dāng)?shù)厣?。馬庫奇和戴維斯認(rèn)為，火星就算有生物也只可能是微生物，而且這些微生物幾乎不可能對(duì)人類移民形成健康威脅，因?yàn)閮烧叩纳锘瘜W(xué)組成可能截然不同。當(dāng)然，由于我們?nèi)圆磺宄鹦巧?假如它們真的存在)的生化組成，所以不能掉以輕心。因此，在實(shí)施單程載人火星之旅任務(wù)之前，有必要發(fā)射一艘生命探測(cè)飛船和取樣返回飛船。另一方面，假如火星生物的確危及人類健康，那么將這種威脅限制在單程火星之旅的機(jī)組成員身上相對(duì)要合適一些，因?yàn)橐淮畏祷氐厍蛑?哪怕僅僅是一次機(jī)器人火星飛船取樣返回地球任務(wù))稍有差池，就可能導(dǎo)致火星生物威脅整個(gè)人類的健康。顯然，這里又產(chǎn)生了一個(gè)倫理難題難道就可以置單程火星之旅宇航員的安危于不顧嗎?
　　馬庫奇和戴維斯對(duì)此沒有給出明確的答案，但他們指出，恰恰相反，一個(gè)更可能出現(xiàn)的問題是：人類定居將對(duì)火星本土微生物造成威脅。事實(shí)上，已有多艘未經(jīng)消毒或消毒不充分的地球飛船登陸火星。另一方面，在漫長的地質(zhì)歲月中，地球遭遇天體撞擊產(chǎn)生的撞出物有可能已經(jīng)把地球微生物多次帶到了火星(地球上也發(fā)現(xiàn)了多塊來自火星的隕石，其中有疑為火星微生物的痕跡)。另一個(gè)不清楚的問題是：到達(dá)火星的地球微生物是否已經(jīng)適應(yīng)火星環(huán)境，從而繁殖失控，最終完全取代了火星本土的微生物?
　　馬庫奇和戴維斯認(rèn)為，早期人類移民可以在火星上建立面積很小的“自然保護(hù)區(qū)”來防止人類的干預(yù)。馬庫奇和戴維斯指出，火星微生物的可能存在不應(yīng)該成為反對(duì)送人去火星的一個(gè)主要理由，因?yàn)槿说搅嘶鹦侵竽軌蛟敿?xì)研究火星本土情況，包括火星上有可能存在的生物，從而深化地球人對(duì)生命基本特征的認(rèn)識(shí)，并且找到辦法來提升火星生命的前景——假如火星上有生命，就讓它們更加茁壯；反之，就把生命帶到火星上。
　　
　　2　永留火星
　　
　　“忘掉月球，讓我們向火星進(jìn)發(fā)!”
　　火星單程之旅也被通俗地稱為“生死在火星”或“永留火星”，也就是說，最早被送上火星的宇航員將被永遠(yuǎn)地留在火星上。這一理念早在20世紀(jì)90年代就被首次提出，甚至包括單人單程去火星(被指為典型的“自殺任務(wù)”，現(xiàn)已被否定)。
　　永留火星理念的支持者認(rèn)為，永留火星不僅能大大削減任務(wù)成本，而且有助于確?；鹦怯谰枚ň狱c(diǎn)的建設(shè)。在永留火星的倡導(dǎo)者中，“阿波羅”任務(wù)登月宇航員巴茲·奧爾德林是最有名的一位，他力促美國政府：“忘掉月球，讓我們向火星進(jìn)發(fā)!”永留火星理念支持者希望，最早能在2030將人類的火星先驅(qū)送到火星。
　　火星單程之旅的實(shí)施主要包括以下幾大步驟：
　　
　　招募人員
　　根據(jù)永留火星理念的基本架構(gòu)，第一個(gè)飛往火星的機(jī)組將由6人組成。在首艘載人飛船登陸火星之后的5年里，后續(xù)飛行任務(wù)將把登陸火星的人數(shù)增加到30人，由此可以開始“有機(jī)地”擴(kuò)張火星定居點(diǎn)。由于火星表面能提供一切維持人類社會(huì)所需的自然資源(月球則不具備這個(gè)條件)，所以在火星表面建立永久定居點(diǎn)被認(rèn)為是能確保人類成為“行星際物種”的最有效方式。永留火星理念支持者還相信，通過人工授精和數(shù)字孵化等手段，還能把上述的30人增加到40人。
　　按照奧爾德林的永留火星理念架構(gòu)，首批火星宇航員從招募到定居火星的時(shí)間安排是：
　　30歲　招募愿意定居火星的先驅(qū)者。
　　30～35歲　志愿者接受訓(xùn)練，以掌握在長時(shí)間與世隔絕、并且通訊滯后條件下的社交方法，提高適應(yīng)能力。
　　35歲　3對(duì)已婚伴侶被發(fā)射到火星。在接下來的幾年中，又有12對(duì)或更多夫妻到火星。
　　35～65歲　建造能避開火星表面輻射的地下居住區(qū)，運(yùn)用人工授精方法確?；鹦怯詈絾T的基因多樣性。
　　65歲　首批火星先驅(qū)們可選擇返回地球或是在火星上退休并安度晚年。
　　
　　建立定居點(diǎn)
　　初期的火星探索者將必需的設(shè)備留在火星軌道上或各個(gè)登陸區(qū)域，這些區(qū)域應(yīng)該相當(dāng)分散，而且遠(yuǎn)離主要定居點(diǎn)。這樣做的目的是一旦發(fā)生事故，留在火星軌道上和火星其他區(qū)域的設(shè)備能發(fā)揮替代作用。
　　建設(shè)火星人類定居點(diǎn)的第一步是在火星上建立大型加壓居住區(qū)，這類居住區(qū)最好建在火星地面之下，建筑材料主要是易于生產(chǎn)的火星磚。與此同時(shí)，在火星表面部署抗輻射和抗磨損的硬塑料圓頂(確切地說，是符合大地曲率的穹頂)，以確保最終居住區(qū)的安全和莊稼生長。初期的火星產(chǎn)業(yè)主要是利用當(dāng)?shù)刭Y源生產(chǎn)塑料、陶瓷和玻璃等容易制造的產(chǎn)品。
　　為了實(shí)現(xiàn)人類定居火星的長期目標(biāo)，必須對(duì)火星實(shí)施地球化改造——從火星土壤中釋放氣體營造更稠密的火星大氣層并創(chuàng)造火星水循環(huán)。這就要求在初始階段要首先對(duì)火星進(jìn)行全球性加熱。具體方案是：首先，用部署在火星軌道上的巨型鏡子聚焦陽光至火星表面；接著，在火星地面建立工廠，將鹵烴(音tīng，也叫鹵化碳，是碳?xì)浠衔?排進(jìn)火星大氣層；最后，在火星表面播撒能代謝水、氮和碳以制造氨和甲烷(這些溫室氣體都有助于全球變暖)的細(xì)菌。在對(duì)火星實(shí)施地球化改造過程中，火星定居點(diǎn)的建設(shè)也能持續(xù)大步推進(jìn)。
　　有人提出了利用火星盈利的頗具商業(yè)社會(huì)色彩的方法?；鹦巧虾写罅肯∮薪饘俚V，氘(音dāo，也叫重氫，是生產(chǎn)核電所需的極昂貴燃料)的含量則比地球高五倍，這些都可以賣到地球以獲取利潤。按照這種模式，移民火星的地球人就有了報(bào)酬很高的產(chǎn)業(yè)。不過，由于火星上人力資源匱乏，定居者們必須想方設(shè)法開發(fā)新技術(shù)，不斷提高礦石開挖量，這將大大推動(dòng)火星定居點(diǎn)的技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)進(jìn)步。
　　
　　忘掉月球
　　有人提出，火星宇航員將面臨極大的輻射和失重風(fēng)險(xiǎn)。永留火星理念支持者認(rèn)為這種說法站不住腳。他們指出。在太空中長期居留的宇航員患癌癥的概率的確增加了，但增加的幅度很??；盡管零重力確實(shí)是一個(gè)挑戰(zhàn)，但宇航員一旦到達(dá)火星表面，他們的肌肉組織和免疫系統(tǒng)的活力就會(huì)幾乎全部恢復(fù)；至于“火星宇航員感染火星病毒并在回到地球后造成火星病毒大流行”的說法則是一派胡言，因?yàn)榛鹦巧细静淮嬖谒拗鱽碜尣≡w演化。
　　有人提出，可以把月球作為移民火星的中轉(zhuǎn)站或預(yù)備訓(xùn)練基地。永留火星理念支持者認(rèn)為這純屬無稽之談。他們的理由有兩個(gè)：其一，從低地球軌道中轉(zhuǎn)前往火星比轉(zhuǎn)道月球要容易得多；其二，月球雖然看起來是一個(gè)練習(xí)載人火星探索和定居火星技術(shù)的絕佳之地，但實(shí)際上卻是與火星有著本質(zhì)區(qū)別的天體。月球沒有大氣，與火星的地質(zhì)差異很大，其表面的溫度變化也比火星劇烈得多，二者的光照周期也不一樣。說到模擬定居火星訓(xùn)練，與在月球上相比，在地球南極洲、沙漠地帶和美國宇航局訓(xùn)練中心進(jìn)行模擬訓(xùn)練，既便宜得多也有效得多。
　　
　　3　夢(mèng)想與努力
　　
　　迄今為止，載人火星之旅仍無確切時(shí)間表。
　　載人火星任務(wù)的預(yù)備性研究從上世紀(jì)50年代就已開始進(jìn)行，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家相信這樣的任務(wù)在未來10到30年中就能展開。當(dāng)然，這些設(shè)想現(xiàn)在已全部落空。不過，回顧一下人類在載人火星探索方面的夢(mèng)想與努力還有很有趣的。
　　
　　20世紀(jì)的建議
　　在20世紀(jì)中，人們先后提出了一系列載人火星任務(wù)建議。
　　沃納·馮·布勞恩(1947年～20世紀(jì)50年代)
　　美籍德裔科學(xué)家沃納·馮·布勞恩是對(duì)載人火星任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)研究的第一人。他的設(shè)想是，從地球發(fā)射近千輛三截太空車到地球軌道，三截車上搭載著載人火星任務(wù)所需的部件，這些部件在地球軌道中的空間站上進(jìn)行飛船組裝。最終會(huì)有10艘飛船前往火星，其中每艘搭載70人。飛船還同時(shí)搭載3艘有翼的火星表面遠(yuǎn)足飛機(jī)到火星，這些有翼飛機(jī)能像地球上的飛機(jī)那樣在火星E起降。有翼飛機(jī)的起降當(dāng)時(shí)之所以被認(rèn)為在火星上可行，是因?yàn)槟菚r(shí)的科學(xué)家相信火星大氣也很稠密(但后來證明并非如此)。1956年，布勞恩等人對(duì)自己的載人火星任務(wù)計(jì)劃進(jìn)行了修改，任務(wù)規(guī)模大大縮減，只需400次發(fā)射以組建兩艘火星飛船，飛船總共只搭載一架火星飛機(jī)。這一計(jì)劃后來再度修改，改由核電離子驅(qū)動(dòng)技術(shù)推進(jìn)行星際飛船。當(dāng)然，這些設(shè)想至今依然是紙上談兵。
　　
　　美國政府建議(20世紀(jì)50～60年代)
　　1962年，一些美國大公司開始為美國宇航局研究火星任務(wù)設(shè)計(jì)。它們?cè)O(shè)想的火星任務(wù)包括：讓飛船經(jīng)過金星，用八部“土星V”推進(jìn)器將相關(guān)部件運(yùn)到低地球軌道組裝火星飛船，或者只發(fā)射一部超大力運(yùn)載工具將所有飛船部件一次性發(fā)射到低地球軌道。雖然這些研究最終并未成為正規(guī)計(jì)劃，但它們卻是運(yùn)用美國宇航局太空飛行實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)現(xiàn)載人火星之旅進(jìn)行的首批詳細(xì)分析，為未來的這方面研究奠定了基礎(chǔ)。
　　在“阿波羅登月”計(jì)劃成功實(shí)施之后，布勞恩再度向美國宇航局建議開展載人登陸火星計(jì)劃。他提出利用“土星V”推進(jìn)器發(fā)射兩艘核動(dòng)力火星飛船，分別搭載6人去火星，具體執(zhí)行可以選在20世紀(jì)80年代初。該計(jì)劃曾被當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)尼克松考慮過，但最終讓位于航天飛機(jī)計(jì)劃。
　　
　　蘇聯(lián)建議(1956年～1970年)
　　蘇聯(lián)科學(xué)家在從1956年到1962年的一些研究中，建議實(shí)施載人探索火星任務(wù)，任務(wù)計(jì)劃名為“火星有人駕駛飛船”(簡(jiǎn)稱“MPK”)。到稍晚時(shí)候，蘇聯(lián)科學(xué)家建議發(fā)射載人飛船“重型有人駕駛行星際飛行器”(簡(jiǎn)稱TMK)到火星和金星但不著陸。TMK原計(jì)劃在1971年發(fā)射，作為期3年的長時(shí)間飛行，其中飛過火星時(shí)將發(fā)射探測(cè)器登陸火星。TMK計(jì)劃旨在對(duì)抗美國的載人登月成功，但該計(jì)劃所需的所謂超大力運(yùn)載火箭至今沒有研發(fā)成功。
　　1969年，蘇聯(lián)科學(xué)家又提出“火星遠(yuǎn)征飛行器”建議(簡(jiǎn)稱“MEK”)，計(jì)劃讓3～6人機(jī)組往返火星一次，任務(wù)期長達(dá)630天。當(dāng)然，這一計(jì)劃至今也沒有實(shí)施。
　　
　　“火星案例”(1981年～1996年)
　　在美國“海盜號(hào)”探測(cè)器到達(dá)火星附近之后，從1981年到1996年，名為“火星案例”的一系列研討會(huì)在美國科羅拉多大學(xué)舉行，與會(huì)者倡導(dǎo)火星載人飛行，提出了相關(guān)的技術(shù)理念，其中最引人注目的是建議利用火星資源就地制造飛船返程所需燃料，以及將火衛(wèi)一(福波斯)作為載人登陸火星的中轉(zhuǎn)站。
　　
　　美國宇航局太空探索提議(1989年)
　　作為對(duì)總統(tǒng)建議的回應(yīng)，同時(shí)作為對(duì)國際空間站計(jì)劃的后續(xù)任務(wù)建議，美國宇航局進(jìn)行了載人探索月球和火星的研究，最終形成一份報(bào)告。報(bào)告中建議把完成國際空間站建造作為美國下一步“太空壯舉”的“關(guān)鍵一步”，重返月球并建立永久性基地，然后送宇航員到火星。這份報(bào)告被普遍批評(píng)為“過于詳盡”和“過于昂貴”，美國國會(huì)當(dāng)時(shí)否決了對(duì)地球軌道以外載人探索的所有資金計(jì)劃。
　　
　　“火星直航”(20世紀(jì)90年代初期)
　　由于火星和地球之間的距離因素，載人火星任務(wù)比起以往的載人登月來說風(fēng)險(xiǎn)要大得多，成本也高昂得多，例如要為歷時(shí)2～3年的火星往返之旅準(zhǔn)備供給物資和燃料，飛船必須設(shè)計(jì)成能抵擋強(qiáng)烈的太陽輻射。1990年，前美國宇航局工程師羅伯特·朱布林等人建議縮小任務(wù)規(guī)模，利用火星大氣生產(chǎn)返程所需的推進(jìn)劑。
　　朱布林等人的計(jì)劃建議多次發(fā)射，但每次發(fā)射的火箭功率都不會(huì)大于“阿波羅”計(jì)劃中所采用的“土星V”火箭。首先，將一艘無人的“地球回歸飛船”發(fā)射到火星表面，飛船上搭載氫、一座化學(xué)工廠及一座核反應(yīng)堆。一旦登陸火星，就啟動(dòng)一系列化學(xué)反應(yīng)，用飛船帶來的8噸氫和取自火星大氣的二氧化碳來生產(chǎn)出112噸甲烷和氧，其中96噸將在任務(wù)末期作為“地球回歸飛船”返回地球所需的燃料，其余16噸作為火星巡游車的燃料。據(jù)估計(jì)，燃料生產(chǎn)過程能在10個(gè)月內(nèi)結(jié)束。
　　在“地球回歸飛船”自地球發(fā)射大約26個(gè)月后，第二艘飛船——搭載著4名宇航員的“火星居住單元”也自地球發(fā)射，發(fā)射時(shí)機(jī)選擇的是前往火星的低能量變軌窗口。需要特別說明的是，在火星表面的自動(dòng)工廠發(fā)出信號(hào)表明燃料生產(chǎn)成功之前，不能發(fā)射“火星居住單元”?！盎鹦蔷幼卧鄙蘸?，經(jīng)過大約6個(gè)月到達(dá)火星。在飛行途中，可以把使用后廢棄的上一級(jí)火箭系在飛船上，讓兩者環(huán)繞同一根軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以此產(chǎn)生人工重力。
　　在抵達(dá)火星附近后，廢棄的火箭被投棄，“火星居住單元”通過空氣制動(dòng)進(jìn)入火星軌道，最終在靠近“地球回歸飛船”的地方軟著陸，并由第一艘著陸飛船提供的雷達(dá)導(dǎo)航幫助準(zhǔn)確降落。一旦登陸火星，機(jī)組人員將完成一系列科學(xué)研究項(xiàng)目，由“火星居住單元”一并帶來的小型火星車將為他們助力，火星車的動(dòng)力來自于由“地球回歸飛船”生產(chǎn)的甲烷。最終，宇航員們乘坐“地球回歸飛船”返程，將“火星居住單元”留在火星表面，供后來的火星探索者使用?！暗厍蚧貧w飛船”的推進(jìn)器將被用作平衡錘來為回程之旅提供人工重力。
　　盡管上述“火星直航”計(jì)劃的成本被認(rèn)為很節(jié)約，但仍然高達(dá)550億美元甚至更高。再加上許多技術(shù)問題尚待解決，這一思路至今仍未付諸實(shí)施。
　　
　　美國宇航局設(shè)計(jì)參考任務(wù)3.0(20世紀(jì)末期)
　　從20世紀(jì)90年代中期到后期，美國宇航局研究了多個(gè)火星探索理念架構(gòu)，“參考任務(wù)3.0”是其中最著名的一個(gè)。這些架構(gòu)實(shí)際上是對(duì)朱布林等人提出的載人火星探索理念的綜合與延伸，旨在進(jìn)一步提高有效性，降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。
　　
　　21世紀(jì)的建議
　　2004年1月14日，美國前總統(tǒng)小布什宣布了名為“太空探索展望”的載人太空探索新架構(gòu)，其中包括到2012年之前為在月球建立前哨站做好前期準(zhǔn)備，到2020年之前著手建立月球前哨站。2007年9月24日，時(shí)任美國宇航局局長的邁克爾·格里芬暗示，該局有可能會(huì)在2037年發(fā)射載人火星飛船。此外，美國宇航局還討論過一些從月球上發(fā)射火星飛船以降低旅行成本的方案。不過，這些方案至今仍停留于紙面，并且研究結(jié)論還常?；ハ嗝?。
　　
　　曙光計(jì)劃(21世紀(jì)初期)
　　歐洲空間局計(jì)劃到2030年發(fā)射載人飛船到火星。這個(gè)名為“曙光計(jì)劃”的方案提出，在發(fā)射載人火星飛船之前首先要實(shí)施機(jī)器人任務(wù)，模擬在火星表面支持人類生存的條件。不過，“曙光計(jì)劃”遭到歐空局成員國中多國的反對(duì)，因此該計(jì)劃最終能否落實(shí)仍是個(gè)問號(hào)。
　　
　　俄羅斯任務(wù)建議(目前)
　　俄羅斯科學(xué)家提出了多個(gè)載人火星探索的理念和建議，其中最樂觀的估計(jì)是在2016～2020年之間發(fā)射載人火星飛船，飛船上搭載4～5名俄羅斯航天員，他們將在太空中待上接近兩年時(shí)間。2010年，俄羅斯和歐洲空間機(jī)構(gòu)聯(lián)合進(jìn)行了名為“火星500”的地面模擬實(shí)驗(yàn)，模擬宇航員在火星之旅過程中所面臨的生理和心理挑戰(zhàn)。另一項(xiàng)同類型的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)已于2009年7月在俄羅斯完成。
　　
　　“歐洲火星任務(wù)”(2005年)
　　德國火星學(xué)會(huì)在2005年建議實(shí)施“歐洲火星任務(wù)”，運(yùn)用“阿麗亞娜5”型火箭的升級(jí)版進(jìn)行多次發(fā)射，將一個(gè)5人機(jī)組送上為期1200天的火星之旅，整個(gè)負(fù)載為125萬千克。
　　
　　單人單程選項(xiàng)(2006年)
　　2006年，前美國宇航局工程師詹姆斯·麥克廉提出了單人單程飛火星建議，被普遍認(rèn)為是典型的“自殺性任務(wù)”。不過，該建議也得到部分美國媒體的熱捧。
　　
　　美國宇航局設(shè)計(jì)參考任務(wù)5.0(2007年)
　　這份報(bào)告中描述了美國宇航局對(duì)載人火星探索的最新架構(gòu)和理念，尤其強(qiáng)調(diào)運(yùn)用現(xiàn)實(shí)可行的發(fā)射手段和技術(shù)能力來實(shí)施載人火星之旅。
　　
　　歐洲空間局計(jì)劃
　　由歐空局和俄羅斯聯(lián)合建議的另一項(xiàng)載人火星之旅計(jì)劃是，用兩艘飛船執(zhí)行火星任務(wù)，其中一艘搭載一個(gè)6人機(jī)組，另一艘運(yùn)載這趟遠(yuǎn)程旅行的所需物資。整個(gè)旅行期持續(xù)大約440天，在此期間3名宇航員將登陸火星并待上兩個(gè)月。這項(xiàng)計(jì)劃約需花費(fèi)200億美元，俄羅斯將承擔(dān)30％。
　　
　　“永留火星”
　　這個(gè)理念的最新進(jìn)展是，2010年10月，美國宇航局阿姆斯研究中心主任彼特·沃頓介紹了“百年星艦架構(gòu)”，支持到2030年實(shí)施載人火星單程之旅。這被美國媒體解讀為：宇航局已在考慮永留火星架構(gòu)的可行性。
　　
　　美國宇航局設(shè)計(jì)參考任務(wù)架構(gòu)5.0(2009年)
　　在2009年初發(fā)布的這一架構(gòu)中，美國宇航局表示考慮采用“阿雷斯V”發(fā)射器、“獵戶座乘員探索飛船”等來實(shí)施未來的載人火星探索。不過，這些發(fā)射器和飛船尚處在研發(fā)的初級(jí)階段，因而美國的載人火星探索迄今為止仍無確切時(shí)間表。
　　
　　21世紀(jì)30年代中期愿景
　　2010年4月15日，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布，美國計(jì)劃在2l世紀(jì)30年代中期發(fā)射環(huán)繞火星的載人飛船，在這之后將實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。奧巴馬表示，他相信自己最終能看到美國宇航員登陸火星的場(chǎng)面。美國國會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)了載人重返月球、接下來在2025年實(shí)現(xiàn)載人小行星探索和在21世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)載人火星探索計(jì)劃。
　　
　　實(shí)際準(zhǔn)備情況
　　多個(gè)國家和組織都有送人去火星的長期意圖，以下是它們?cè)谶@方面的實(shí)際準(zhǔn)備和進(jìn)展情況。
　　美國　美國目前正在實(shí)施一系列火星探索任務(wù)，并計(jì)劃在不久的將來完成火星取樣返回地球的任務(wù)。美國目前的發(fā)射器都不具備送人去火星的能力，但正在研發(fā)的“獵戶座乘員探索飛船”將可能把宇航員送到地球軌道搭乘轉(zhuǎn)往火星的飛船，并在火星飛船返回地球軌道后接他們返回地面。另外，美國一些機(jī)構(gòu)已在研發(fā)一種基于氬等離子體的火箭，據(jù)說它能把從地球運(yùn)送宇航員去火星的時(shí)間縮短到40天以內(nèi)。假如真是這樣，載人火星之旅或許將變成指日可待的事。不過，無人知道這種新型火箭的研發(fā)究竟何時(shí)才能完成。
　　歐洲空間局　該局已經(jīng)向火星表面發(fā)射了機(jī)器人探測(cè)器，但同樣尚無能力將人發(fā)射到火星。有人建議將歐空局現(xiàn)有的“自動(dòng)轉(zhuǎn)換飛船”轉(zhuǎn)化為載人火星飛船，但這方面的進(jìn)展情況目前還不得而知。
　　俄羅斯　俄羅斯(前蘇聯(lián))已經(jīng)向火星發(fā)射了很多探測(cè)器，在載人探索太空方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)能自如地把航天員送到地球軌道。雖然俄羅斯也缺乏能把人送到火星去的發(fā)射器，但它計(jì)劃與歐洲空間局聯(lián)合研發(fā)自己的“獵戶座乘員探索飛船”版本。
　　日本　日本向火星發(fā)射機(jī)器人探測(cè)器的努力至今沒有獲得成功。
　　中國　中國的太空探索能力正迅速提高，中國不僅與俄羅斯合作將發(fā)射飛船到火衛(wèi)一(福波斯)取樣并返回地球，而且是全球第三個(gè)能夠把人送進(jìn)地球軌道的國家。中國也有自己的載人登月和載人登陸火星藍(lán)圖。
　　(全文圖片由美國宇航局，歐洲空間局提