飛往火星的單程票

李慶康

讓地球人著迷的火星

在太陽(yáng)系中，沒(méi)有哪顆行星能像火星那樣讓地球人著迷。火星是距地球最近的一顆行星，也是與地球最相似的一顆行星?；鹦堑陌霃奖鹊厍虻囊话肼远嘁稽c(diǎn)（3397千米），其自轉(zhuǎn)軸傾角和自轉(zhuǎn)周期（24小時(shí)37分）也與地球相近，其公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)周期的兩倍（687天）。

以二氧化碳為主的火星大氣十分稀?。芏冗€不到地球大氣的1%），因而熱量無(wú)法保存，氣壓也很低?；鹦潜砻鏈囟葮O低，平均溫度零下55℃，日溫差大于100℃，夏季溫度17℃～22℃，冬季零下123℃～零下133℃?；鹦巧弦灿兴募窘惶娴臍夂蜃兓??；鹦潜砻鏇](méi)有穩(wěn)定的液態(tài)水體，兩極有以水冰和干冰為主的極冠，而且上面覆蓋的干冰會(huì)隨季節(jié)消長(zhǎng)。

火星被稱為紅色的行星，因?yàn)榛鹦潜砻娓采w著巖石碎塊、沙塵及富鐵黏土（即赤鐵礦）而呈現(xiàn)出鐵銹紅色，另外還有赭色的礫石地和凝固的熔巖流。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。火星現(xiàn)在沒(méi)有全球性偶極磁場(chǎng)（只有多極磁場(chǎng)），不能阻止高能射線粒子直接轟擊火星表面。

對(duì)火星的空間探測(cè)始于20世紀(jì)60年代。迄今為止，一共進(jìn)行了40多次火星探測(cè)，其中約有2/3是失敗的，足見(jiàn)火星探測(cè)充滿巨大風(fēng)險(xiǎn)。目前人類在火星基本物理參數(shù)、火星空間與表面環(huán)境、大氣層、電離層、磁層、地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造、火星表面物質(zhì)、火星內(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？

太陽(yáng)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(guò)水，甚至可能有過(guò)河流、湖泊和海洋。后來(lái)，火星表面的水可能沉入火星地表以下;或者由于火星引力小，水蒸發(fā)成氣體，逃出了火星的大氣。

適合進(jìn)行比較行星學(xué)研究和太陽(yáng)系起源與演化研究：如火星磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)的比較研究、火星大氣和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。

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，也可用氫同位素進(jìn)行核發(fā)電等等;火星上有火山活動(dòng)和水流沖擊形成的各種金屬富礦。

火星上的綠黏土和火山灰，有利于植物生長(zhǎng);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質(zhì)，可還原出氧氣。

下一個(gè)偉大而艱巨的任務(wù)是人類登上火星。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）計(jì)劃在2031年左右實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。

火星一號(hào)則宣稱2023年就能實(shí)現(xiàn)“火星定居”。

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(yíng)利組織。2012年，火星一號(hào)提出了驚天動(dòng)地的移民計(jì)劃，宣布要在2025年以前在火星上修建第一個(gè)人類居住地。

這一任務(wù)最初會(huì)送2男2女共4名宇航員去火星，他們肩負(fù)著“10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，只能在那里度過(guò)余生。2013年，火星一號(hào)宣布公開(kāi)征集前往火星的地球人。征集發(fā)布后，全球有200586人報(bào)名。2014年5月，火星一號(hào)宣布從這20多萬(wàn)份申請(qǐng)中篩選出705名（418名男士和287名女士）。接下來(lái)，候選人將接受挑選委員會(huì)的面試，展示其知識(shí)、才智、適應(yīng)能力和個(gè)人品行等。目前，火星一號(hào)正在和媒體洽談，準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)直播面試，讓這705位候選者和廣大觀眾分享他們的故事。

根據(jù)火星一號(hào)計(jì)劃，這705名候選人未來(lái)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決出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2男2女宇航員將在2023年4月踏上征程。

火星一號(hào)公司為了這一計(jì)劃萬(wàn)無(wú)一失，預(yù)計(jì)在2016年向火星發(fā)射一顆通信衛(wèi)星和一個(gè)補(bǔ)給系統(tǒng)。2018年運(yùn)送一輛火星車登陸火星表面，探索擁有相對(duì)較佳居住條件的理想位置，并在接下來(lái)的7年內(nèi)，在火星表面探索居住場(chǎng)所，裝載相關(guān)補(bǔ)給系統(tǒng)，并建立火星居住基地。

雖然大眾覺(jué)得火星一號(hào)的“單程票”殖民計(jì)劃有些瘋狂，但該計(jì)劃得到一些科學(xué)家（包括諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者）、航天員、工程師的支持，在大眾中引起了強(qiáng)烈反響。一名來(lái)自舊金山的女士希望自己是第一個(gè)死在火星上的人。一位丈夫得知妻子執(zhí)意要成為火星一號(hào)候選人后發(fā)表支持感言：愛(ài)她就讓她去火星吧。

火星探索之旅并不孤獨(dú)

俄羅斯也制定了雄心勃勃的火星探測(cè)計(jì)劃：按照他們的安排，2035年前將進(jìn)行載人火星探測(cè)。

美國(guó)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，但是有雙程車票。

火星一號(hào)的巨大挑戰(zhàn)

目前，火星一號(hào)存在很多巨大的挑戰(zhàn)。

不知在何處的巨額資金。根據(jù)火星一號(hào)計(jì)劃，初始補(bǔ)養(yǎng)可能需要發(fā)射6次宇宙飛船來(lái)完成，但麻省理工學(xué)院認(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)送一起就達(dá)45億美元，而開(kāi)支必將隨著其他成員和補(bǔ)給的增加而飆升，少則幾百億，多則上千億。但目前巨額經(jīng)費(fèi)還沒(méi)有著落。

火星上怎么維持補(bǔ)給。2014年10月，美國(guó)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(lái)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)的眾多基本面，比如居住條件、生命支撐系統(tǒng)、備用件需求以及運(yùn)輸，還深入考察了每個(gè)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)，在火星上生存不樂(lè)觀。

基于國(guó)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的一天需要消耗約1.27千焦熱量，而種植農(nóng)作物需要大約200平方米的土壤，但火星一號(hào)計(jì)劃只估計(jì)出了50平方米。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)生不安全的氧氣含量，超過(guò)防火安全臨界值，這要求持續(xù)生產(chǎn)氮?dú)鈦?lái)降低氧氣水平。時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致氮?dú)夤尴拇M，讓居民點(diǎn)因自然泄漏面臨缺乏氣體補(bǔ)償?shù)奶幘常罱K導(dǎo)致在68天內(nèi)第一批居民窒息而死。可能的解決方案，應(yīng)該發(fā)展至少兩種技術(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，最便宜的選擇，竟是從地球家園運(yùn)輸所有食物。

研究組還進(jìn)行了一個(gè)針對(duì)備用器件供應(yīng)的綜合分析，火星上想要某個(gè)備用件時(shí)，地球要每26個(gè)月一次地發(fā)射，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?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。但這個(gè)技術(shù)目前發(fā)展得還不夠高級(jí)，還不能重復(fù)制作尺寸精確且擁有足夠功能的太空備用件。

此外還有生命支持技術(shù)的問(wèn)題，遙遠(yuǎn)艱險(xiǎn)的長(zhǎng)途飛行對(duì)宇航員生理和心理影響，空間環(huán)境包括火星環(huán)境如輻射、大氣、微引力對(duì)人的生理和心理影響等等。

由此可見(jiàn)，項(xiàng)目的技術(shù)可行性評(píng)估及花費(fèi)評(píng)估得出的結(jié)果很不樂(lè)觀，該計(jì)劃看起來(lái)真令人有些氣餒。

火星一號(hào)計(jì)劃試圖跨國(guó)界、跨政府撬動(dòng)市場(chǎng)資金購(gòu)買已有的空間技術(shù)（能否買到還不一定），攢出一趟單程車票的火星之旅，是娛樂(lè)？是商業(yè)炒作？是騙局？還是確實(shí)能夠如期成行，現(xiàn)在不得而知。但它確實(shí)吸引了世人的眼球，喚起人們探索宇宙空間的熱情，激發(fā)大家的科學(xué)興趣，而且私人機(jī)構(gòu)參與提升公眾太空意識(shí)，或許可以創(chuàng)造或設(shè)計(jì)一些新技術(shù)，幫助未來(lái)的團(tuán)隊(duì)成功登陸火星。因此，無(wú)論火星一號(hào)計(jì)劃能否成功，人類從該創(chuàng)舉中都將獲得意義重大的收獲。