移民火星，還要多久？

2020年5月31日，SpaceX發(fā)射了獵鷹載人火箭，讓商業(yè)載人航天取得了劃時(shí)代的成果，為馬斯克未來的移民火星計(jì)劃奠定了深厚的基礎(chǔ)。2020年7月20日，阿聯(lián)酋的希望號(hào)火星探測器在日本發(fā)射;2020年7月23日，中國的天問一號(hào)火星探測器發(fā)射;2020年7月30日，美國的毅力號(hào)火星探測器發(fā)射。人類開始了一個(gè)密集訪問火星的時(shí)期，而多年來火星也被證明是最有可能被人類移民的星球。那么，人類移民火星，還要多久？

Space X的火星夢(mèng)

人類對(duì)太空探索的渴望，從未停歇。

二戰(zhàn)之后，航天技術(shù)迅速發(fā)展，并成為當(dāng)時(shí)美蘇兩國全球爭霸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。20世紀(jì)50年代及60年代前半期，蘇聯(lián)在太空競賽中處于優(yōu)勢地位，先后發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星，并首次將人類送往太空。當(dāng)時(shí)的美國傾全國之力奮起直追，終于在1969年首次將人類送上了月球，美國的優(yōu)勢逐漸展現(xiàn)。2011年，因?yàn)楹教祜w機(jī)高昂的成本以及兩次航天飛機(jī)爆炸造成的重大傷亡，在亞特蘭蒂斯號(hào)執(zhí)行完最后一次任務(wù)后，美國的所有航天飛機(jī)均退役。此后的9年，如果美國人想要登上國際空間站，就不得不借道俄羅斯乘坐聯(lián)盟號(hào)升空，而NASA需要為每個(gè)座位向俄羅斯支付高達(dá)8600萬美元的費(fèi)用。2014年，NASA決定重啟載人航天計(jì)劃。不過，這次NASA選擇了商業(yè)伙伴，簡單來說，就是 NASA 給錢，SpaceX 辦事。

SpaceX是馬斯克創(chuàng)立的航空公司，初心就是為了實(shí)現(xiàn)他的火星移民計(jì)劃，為此他從零起步，從造火箭開始，再到實(shí)現(xiàn)火箭回收，再到實(shí)現(xiàn)載人航天，成為目前為止最成功的商業(yè)航天公司，而航天商業(yè)化的開始，也為航天領(lǐng)域開辟了新的里程碑，也為火星移民奠定了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此后，企業(yè)將可以向政府及其他希望購買服務(wù)的機(jī)構(gòu)或個(gè)人出售個(gè)人太空旅行等服務(wù)。一個(gè)私營太空時(shí)代的大門正在由Space X打開。

自從2018年前創(chuàng)建SpaceX公司以來，馬斯克的終極目標(biāo)就是要把人類送上火星，讓人類成為多行星物種，在地球之外建立另一個(gè)家園。野心勃勃的他，甚至還憧憬把荒涼無比、渾身如鐵銹一般顏色的火星改造成地球一樣適合生物生存、發(fā)展的藍(lán)色星球。

馬斯克今年1月曾表示，SpaceX有能力在2050年之前將100萬人送上火星。他提出了每年建造100艘星際飛船的目標(biāo)，每當(dāng)?shù)厍蚝突鹦擒壍劳綍r(shí)，就把大約10萬人從地球送到火星。有人問沒錢買“船票”怎么辦，他回答沒有錢去火星的人會(huì)得到貸款，“也許你可以用改造火星來償還SpaceX的貸款”。

中國的火星探索計(jì)劃

2020年7月23日，中國火星探測器“天問一號(hào)”在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，成功進(jìn)入預(yù)定軌道。這是我國火星探測任務(wù)的首次實(shí)施，也是中國航天的新起點(diǎn)。如果順利的話，預(yù)計(jì)在明年二月份抵達(dá)火星。屈原在《天問》的一開頭便說：遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？這也是“天問一號(hào)”渴望知道的東西。

本次發(fā)射的主要里程碑意義如下：

首先，這是中國首次獨(dú)立發(fā)射火星探測任務(wù)，也是首次部署行星際探測任務(wù)，還是中國部署最遠(yuǎn)的探測器;

其次，這次任務(wù)有望實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”一步到位，也就是一次火星任務(wù)完成三部曲：火星軌道探測器、火星著陸器、火星探測車。如果順利的話，這將是全世界首次探索火星即完成軟著陸的創(chuàng)舉;最后會(huì)帶著火星表面土壤巖石的采樣返回。

火星發(fā)射的窗口期與探測器

為什么火星探索在2020年這么集中？

地球和火星每兩年會(huì)處于一個(gè)適合展開太空任務(wù)的理想位置，而七八月，是地球兩年一次的火星探測發(fā)射窗口期。在此期間，多個(gè)國家不約而同將目光投向“紅色星球”，充分利用這一時(shí)機(jī)開展火星探測。在此期間從地球上發(fā)射火星探測器可以縮短抵達(dá)火星耗時(shí)，節(jié)省燃料，從而降低“探火”成本。阿拉伯聯(lián)合酋長國“希望號(hào)”火星探測器7月20日由日本成功發(fā)射升空，開啟阿拉伯世界第一次星際探索，目的是深入探索火星大氣層，找到氧氣及氫氣從火星上消失的原因;中國于7月23日，發(fā)射天問一號(hào)火星探測器;7月30日，美國“毅力號(hào)”火星車升空。此外，歐洲航天局計(jì)劃于2022年發(fā)射火星探測器，日本計(jì)劃于2024年發(fā)射火星衛(wèi)星火衛(wèi)一探測器。

在火星登陸的風(fēng)險(xiǎn)非常高，火星探測器的登陸成功率大約只有50%。有人說，探測器進(jìn)入火星軌道的難度好比從巴黎打一個(gè)高爾夫球，正好落到東京的某個(gè)球洞里。特別是從下降到登陸的7分鐘，也被稱為“恐怖7分鐘”。

火星，下一個(gè)大國必爭之地

火星對(duì)于地球上的國家來說，是一顆開放的星球。目前，在火星軌道上工作的探測器有美國的“火星勘測”軌道器、“火星大氣與揮發(fā)物演變”探測器、2顆“火星立方1號(hào)”，歐洲的“火星快車”和“微量氣體”軌道器，印度的“曼加里安”;在火星表面工作的有美國“好奇號(hào)”火星車和“洞察號(hào)”。最新的美國火星探測器叫“毅力號(hào)”，以往美國的火星探測器的名字比如“好奇”“洞察”“勇氣”“機(jī)遇”都是人類的品質(zhì)，而唯獨(dú)缺少了以“毅力”這個(gè)品質(zhì)命名的探測器，而毅力才是航天工作最需要且必須具備的品質(zhì)。中國曾在2011年11月9日搭載俄羅斯“天頂號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射中國的第一顆火星探測器“螢火一號(hào)”，但最終由于變軌失敗而未能抵達(dá)火星。這次的“天問一號(hào)”，是我們重新開啟的火星征程。

資源困境

人類為什么要探索外太空？一個(gè)重要的原因是，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，地球上的資源是否夠用，人口的增長與資源的不斷枯竭形成的矛盾，是我們不得不面對(duì)的。當(dāng)然，我們?cè)诓煌５貙ふ铱商娲Y源、清潔能源，以及各種環(huán)保措施去節(jié)約資源的使用，但地球環(huán)境在惡化，資源在枯竭，都是不爭的事實(shí)。在這種情況下，探索外太空，探索新的星球，無論是開采資源還是移民，都是可期望的目標(biāo)。劉慈欣曾在《一個(gè)和十萬個(gè)地球》里說到，人類太空事業(yè)的停滯與投入巨大的資源去搞環(huán)保，是非常得不償失的，廣闊的太空有著太多的東西值得我們探索與開發(fā)，放棄太空去搞地球的環(huán)保，是舍棄了十萬個(gè)地球來保有一個(gè)。所以，我們應(yīng)該積極去探索太空，發(fā)現(xiàn)新的可供人類使用的星球。

2015年上映的《火星救援》，就講述了人類實(shí)現(xiàn)了首次在火星上登陸后遭遇風(fēng)暴只能停留在火星最終被救援的故事。

2020年8月2日，克里斯托弗·諾蘭的經(jīng)典科幻電影《星際穿越》重映。《星際穿越》中，在未來，人類遭遇環(huán)境惡化、糧食短缺，政府放棄太空探索全力保障糧食生產(chǎn)，但宇航局仍秘密進(jìn)行太空探索，主人公帶著幾位科學(xué)家去太空確認(rèn)之前已經(jīng)過去的幾位科學(xué)家所探索的星球是否可供居住。經(jīng)歷一系列劫難后最終人類得以在土星的軌道上建立空間站供人類居住，人類文明得以延續(xù)。

卡梅隆的電影《阿凡達(dá)》中，人類對(duì)潘多拉星進(jìn)行了開發(fā)，成功地利用了潘多拉星的資源來為地球輸血，然而卻是在掠奪、殖民納美族人的基礎(chǔ)上。當(dāng)然，那是在潘多拉星有自己的人類存在的前提下。但是，即便某個(gè)星球沒有人類，我們?nèi)噪y以擺脫殖民的色彩。說起來是移民，實(shí)質(zhì)上，其實(shí)就是殖民。就如同人類大航海時(shí)代發(fā)現(xiàn)新大陸，去殖民美洲、殖民澳洲。

為什么是火星

某種意義上說，地球是宇宙的驕子——46億年來，只有地球在漫長的演化過程中顯示出生命的奇跡。這源于地球與太陽的恰當(dāng)距離，在這個(gè)范圍內(nèi)，地球上的水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種形態(tài)，地球上的物種得以繁衍生息。

然而，任何天體跟人一樣有誕生、有成長、有死亡。地球已經(jīng)46億歲了，最終也會(huì)慢慢走向老年，這個(gè)時(shí)間可能是45億年。那個(gè)時(shí)候，地球上將沒有火山活動(dòng)，沒有板塊運(yùn)動(dòng)，也沒有強(qiáng)烈的地震。地球會(huì)慢慢冷卻，最終變成一塊大石頭。

太陽系中靠近太陽的4個(gè)行星——水星、金星、地球和火星，稱為類地行星，其中火星與地球的相似程度最高?；鹦鞘堑厍虻慕?，與地球的距離約6000萬～4億千米;直徑約為地球的一半，火星的自轉(zhuǎn)軸傾角為25.2°，地球?yàn)?3.5°，因而火星與地球在一年中都有春夏秋冬的季節(jié)變化;火星的自轉(zhuǎn)周期也就是一晝夜為24.66小時(shí)，地球?yàn)?4小時(shí);火星有一個(gè)極其稀薄的以二氧化碳為主的大氣層;在火星的早期歷史中，火星表面有過液態(tài)水的活動(dòng)，發(fā)育過河流、湖泊和海洋;有證據(jù)表明，火星曾經(jīng)繁衍過生命。2013年9月26日，“好奇號(hào)”發(fā)現(xiàn)火星土壤中的水分高達(dá)1.5-3%，完全可以滿足未來人類移民的需要。2014年12月16日，NASA宣布“好奇號(hào)”在火星巖石中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)物，這些都讓許多人相信，我們正在接近火星生命的真相。

登陸火星只是第一步，我們還需要真正宜居的環(huán)境，我們無法呼吸火星的空氣，火星上的土壤有毒。按照人類的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在的火星仍是致命的。

火星的環(huán)境這么惡劣，經(jīng)過怎樣的改變才能適應(yīng)人類的生存，變成另外一個(gè)地球呢？

馬斯克也提到了這個(gè)問題。他的方法是：摧毀火星的兩極，把現(xiàn)在被封鎖在地下冰中的水釋放出來。

在地球上，我們呼吁減排，不能釋放更多的二氧化碳，主要是因?yàn)闇厥倚?yīng)會(huì)讓溫度不斷升高，導(dǎo)致很多嚴(yán)重的后果，比如北極和南極冰蓋融化，海平面上升，一些地勢低洼地區(qū)甚至?xí)淮笏蜎]。但是在火星上，卻是排放越多越好，這樣使它提高大氣層的濃度，增加大氣層的溫室效應(yīng)，以提高火星表面溫度，讓火星冰蓋的干冰升華和水冰融化，干冰升華增加大氣層的二氧化碳濃度，制造溫室效應(yīng)，然后慢慢出現(xiàn)液態(tài)水，再逐漸一步一步改造。下一步改造大概需要經(jīng)歷七八個(gè)步驟，這需要一個(gè)世紀(jì)到兩個(gè)世紀(jì)的努力。剛開始登陸火星后，必須居住在密閉的地下或地面的艙室里，也許最好的方式是用機(jī)器人上去，發(fā)揮它們的智能作用進(jìn)行火星改造。隨著火星表面的溫度上升，有水流存在，人類就可以選擇培育能促進(jìn)光合作用的菌類和苔蘚，在火星上逐步開展植樹造林計(jì)劃。光合作用使二氧化碳逐漸變成氧氣，進(jìn)一步培育出能釋放更多氧氣的超級(jí)植物，加快火星上氧氣的增長速度，逐步改變火星大氣的組分。

大氣濃度和氧氣濃度提高后，未來的火星居民可能不用穿太空服，就可在戶外活動(dòng)，普通飛機(jī)也可以在火星上起降。這樣就將紅色的火星逐步改造成一個(gè)綠色的火星;大量水體的出現(xiàn)，則將其逐步改造成一個(gè)藍(lán)色的火星。通過人類的智慧和努力，火星完全可以改造成生機(jī)盎然的小地球，再現(xiàn)青山綠水，成為人類的第二家園。到那時(shí)，地球和火星都會(huì)處于太陽系的“宜居帶”里。這顆貧瘠的行星將成為一個(gè)擁有蔚藍(lán)色天空、綠色平原、藍(lán)色湖泊和生態(tài)環(huán)境友好的新世界，地球-火星將成為人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的姐妹共同體。

結(jié)語：

千百年來，人類都對(duì)太空充滿了想象，古時(shí)有嫦娥奔月、希臘神話，今天有各種科幻小說里對(duì)外星人的精彩描寫?？苹眯≌f與電影是在科學(xué)基礎(chǔ)上的想象，因此其中的場景我們是有望實(shí)現(xiàn)的?？萍嫉陌l(fā)展讓我們沖出地球，實(shí)現(xiàn)了太空行走，也登陸了月球。隨著之后的發(fā)展，我們一定也會(huì)登陸火星，最后改造火星，讓火星變得宜居?；鸺l(fā)射的商業(yè)化也讓平民得以有機(jī)會(huì)搭乘飛船。移民火星，或許真的不遠(yuǎn)了。