人生如戏，戏如人生，每个人都在上演着不同的角色。
Life is like a play, play, as in life, everyone has played different roles.
关于作者
罗伯特·祖布林，美国著名航空航天工程师，曾任洛克希德·马丁航天公司高级工程师。他创建了美国火星学会，还是火星直击计划的推动者。
关于本书
本书是以火星直击计划为主题的科普图书，这是一份曾经摆在美国宇航局局长办公桌上的机密载人火星登陆计划。“硅谷狂人”埃隆·马斯克在创立 SpaceX 火箭公司后，一度将本书视为商业计划书。它用丰富的技术细节，讲述了如何用有限的预算与当时已有的科技，克服燃料、补给、辐射危害等困难，轻装上阵地前往火星。
核心内容
详细论述如何采用“合点航行”“大气捕获”的飞行方式，以及在火星生产燃料的方法，让人类到达火星。随着火星探索与殖民的完成，人类与地球的关系将重新被定义，扩张型社会将彻底改变未来社会的政治、科技与商业，甚至打开宇宙生命的奥秘。
前言
你好，欢迎每天听本书。这期音频为你解读的是科普图书《赶往火星》，它还有个副标题叫“红色星球定居计划”，这本书的中文版大约30万字，我会用大约 25分钟的时间为你讲述这本书的主要内容。
2018年2月，“硅谷狂人”埃隆·马斯克的 SpaceX 火箭公司发射了一枚重型猎鹰火箭，把一辆特斯拉跑车送进了太空，它的目的地正是火星。这场发射充满浪漫主义情怀，可以看出马斯克对移民火星的狂热。但很少有人知道，他的火星梦是受到科普图书《赶往火星》的影响。这本《赶往火星》1995年首次出版时，马斯克还在念大学，那时火星对他来说不过是6000万公里外的一颗红色星球，登陆火星只存在于科幻电影中。而现在，马斯克已经在去往火星的路上。马斯克2017年曾经说，他创立的 SpaceX 火箭公司，未来将负责在火星建设人类往返火星所需要的部分基础设施，例如利用火星资源生产火箭推进剂的系统等，这个理念正是《赶往火星》这本书的一个核心内容。
这本书的主体部分是火星直击计划，这是一份载人火星登陆计划书，曾经是摆在美国宇航局局长办公桌上的机密文件。它用丰富的技术细节，讲述如何用有限的预算与当时已有的科技，克服燃料、补给、辐射危害等困难，轻装上阵地前往火星。征服火星曾经是一个遥远又不切实际的幻想，但本书的出版，单枪匹马地改变了我们在这个问题上的看法。这话不是我说的，是美国著名的天体物理学家卡尔·萨根的评价。顺便说一句，卡尔·萨根有一本非常有名的科学畅销书《魔鬼出没的世界》，“每天听本书”也为你解读过，感兴趣的话可以去听听看。
本书作者罗伯特·祖布林博士，是美国著名的航空航天工程师，他创立了火星协会组织，这个组织在地球上运营着两个火星探索模拟基地，也致力于火星探索和移民。值得一提的是，很多我们熟悉的名人都是这个组织的成员，例如科幻电影《阿凡达》的导演詹姆斯·卡梅隆，而埃隆·马斯克更是这个组织的董事会成员。
这本书的作者是工程师，所以书里采用了详细的实验数据论证，使用了大量的物理公式与化学分子式，我们跳过这些论证过程，全书主要内容可以总结为探索火星的三个问题：一、我们为什么去火星；二、我们怎么去火星；三、去火星后我们应该做什么。接下来我们来说详细内容。
第一部分
首先进入第一部分，说说我们为什么要赶往火星。作者从个人、国家和全人类三个层面分析了探索火星的必要性和迫切性。
对个人来说，作者认为在人类足迹已经踏遍地球每一个角落之后，人类个人的探险精神必然引领我们将目光望向星空，除了月球，下一个目标就是火星。在这种精神的激励下，年轻人将投身科学与工程领域，科学技术会迎来新一轮爆发式增长，同时科技的进步会反过来增强我们探索未知的信心。另一方面，火星丰富的矿物、土地资源将促使私人企业家展开新的财富竞争，航天领域将突破新的业态，引领整个商业模式发生革新。就好像大航海时代，哥伦布之所以会启程探险，除了他的个人探险精神外，美洲丰富的土地资源、香料、内陆毛皮等财富，也是促使他踏上征程的重要原因。
在国家层面，火星计划显得更为重要和迫切。这里需要说明一下，作者是美国人，他的观点是以美国为本位的。本书作者认为，在美苏冷战时期，登上月球是全世界面临的最高难题，而登上月球就确立了美国在国际社会的主导地位。如今国际竞争越来越激烈，但美国正在失去元气，只有火星计划才是美国的强心针，如果美国能第一个登上火星，就会向全世界宣示美国仍然是一个创新的先锋国家。
作者还说，登陆火星对美国来说不仅仅只是一块干巴巴的里程碑，而是北美移民主义的延续，它会为美国人民带去实实在在的利益。作者举了两个例子说明：第一，登陆火星会让美国获得火星不动产的所有权，美国可以创造合适的机制维护火星资源的私有权，接着出售土地和矿物，就能获得源源不断的财富；第二，火星殖民的成功会像美国曾经的西进运动一样，大量劳动力的短缺会提供就业机会，不仅能吸引更多人才，还会迫使节约型科技的发展，甚至刺激公众教育得到质的飞跃。总之，美国急需火星计划延续自己的开放性和进步动力。
最后，我们把视野放到全人类的高度，看看火星计划又将有什么样的意义。作者认为，一旦火星殖民完成，人类社会的商业模式将会被彻底颠覆。现在，贸易全球化改变了我们的生活方式，而火星将引领我们走入“行星际贸易”时代。作者举了一个可能最早出现的行星际贸易模式，也就是“三角贸易”。这里的三个角是指地球、火星，以及木星和火星之间的主要小行星带。地球将会向火星提供高技术产品，而火星则向小行星带出口粮食与能源，最后小行星带将矿物原材料送回地球。以火星为桥头堡，人类将会享受行星际贸易带来的更多福利。
除了颠覆商业模式，火星计划还会让人类文化的多样性得到延续。作者说，20世纪以来，人类文化的同质化已经非常严重，先进的通讯技术和交通技术在让我们走得更近的同时，也让我们变得越来越相似，而这会在某种程度上让我们的社会停滞或衰退。所以作者认为，火星为人类提供的独立显得非常重要，同样的技术水平下，火星殖民会建立一个与地球截然不同的人类文化新分支，到时候，我们想吃火星快餐时，不用担心送过来的是麦当劳了。
现在让我们更进一步，火星计划对人类的意义仅仅在于这些吗？作者专门提到了一个概念——扩张型社会。他认为，火星将是人类向宇宙扩张的前线，移民火星会带动航天技术的发展，地球化的火星又会推动新能源技术的进步，这样，火星上就会出现一个技术实用主义的扩张社会，人类就可以依靠火星为踏板，进入外太阳系更广阔的领域。事实上，移民火星很像以前欧洲对美洲的殖民，美洲真正的价值绝不仅仅是原料产地与潜在的市场，火星真正的价值或者说更高的价值在于，它为人类提供了一个新的选择、一个新的家园，而适合火星的人有了选择的机会。作者认为，火星计划让我们终于有机会重新审视自己与地球的关系，每个人都可以思考自己是否真的适合地球，怀揣探险精神和革新意识的人将更适合火星，在那里他们可以大展拳脚。
本书英文原名叫 the Case for Mars，直译过来就是“火星计划”的意思，但中文版翻译成“赶往火星”，一个“赶”字已经突出了火星探索的必要和紧迫。现在我们知道，火星计划对于个人探险精神、美国的移民主义以及全人类的商业、文化、社会等都有非常重要的意义，赶往火星已经迫在眉睫。
第二部分
说到这里你一定会问，既然赶往火星有这么多好处，那应该怎么去火星？接下来我们就进入第二部分，说说火星直击计划如何把人类送上火星。
要回答这个问题，首先需要知道前往火星最大的困难是什么。在一次载人航天任务中，航天器主要由两个部分组成，一个是宇航员生活舱，另一个是返回地球飞行系统。由于地球与火星之间的距离最短时也有6000万公里，是地球与月球距离的150倍，火星航天器要飞过去再飞回来的话，设计重量就不能少于140吨，其中有80吨燃料要用来返回地球，占总重量的57% 。这就是前往火星最大的困难：距离太远，造成“燃料悖论”。也就是说，我们现有的航天器可装载的燃料不足以往返火星，而扩大航天器、增加燃料又会增加重量，导致需要更多燃料。
针对这个悖论，充满想象力的美国宇航局在1989年提出了一个载人火星探索计划，称为“90天报告”。这个计划的核心理念是分段解决问题：在近地轨道建造大型空间站，并用它组装大型星际飞船，这个飞船可以装下足够往返火星的燃料。听上去很科幻，简单说，就是在大气层外的地球轨道上建一个空间站工厂，再把飞船和燃料分成一小块一小块零件，分别从地球发射到太空工厂中组装起来，这样星际飞船就节省了从地球表面发射到太空这段的燃料，从而克服燃料悖论。
那么这个方案可行吗？作者引用了一个故事。说1845年，在大不列颠海军的撑腰下，约翰·富兰克林爵士指挥两艘豪华探险船起航，要征服北极点，船上准备了山一样高的食物和燃料，各种生活用品非常齐全，甚至包括纽扣打磨器，但是最终，这两艘比大型星际飞船还豪华的探险船被困在了北极的冰面，两年后，富兰克林爵士与所有船员几乎全部死于坏血症。富兰克林征服北极点失败的原因在于，将所有的希望都寄托在昂贵的探险船和随船食物，但是没有好好利用北极当地的资源。
作者认为，和富兰克林一样，“90天报告”犯了两个错误：也就是花费昂贵与不可操作。首先，“90天报告”的保守预算是4500亿美元，这是什么概念呢？如果这是一个国家一年的 GDP，这个数字可以排进全球前三十名。世界上任何一个国家都无法为如此昂贵的载人航天计划买单，包括美国。其次，“90天报告”过于复杂，无法操作。你看，要将星际飞船的零件送到近地轨道，需要发射几十枚火箭，这大大增加了失败的风险；并且，我们现有的航天技术根本无法完成在太空中组装飞船这样超高精度的施工。为了避免花费昂贵和不可操作的问题，作者提出了两个全新的理念来解决火星任务中的燃料悖论：第一，利用火星资源，在火星本地生产返程燃料与后勤补给；第二，采用“合点航行”与“大气捕获”的飞行方式节省燃料。这两点就是作者设计的火星直击计划的核心，也是我们前往火星的技术关键。
详细解释一下，先说第一点。作者认为，征服火星需要“像火星人一样思考”，既然无法携带返回地球所需的燃料，我们就因地制宜，将返程燃料与后勤补给放在火星生产。我们知道，火星空气中95%的成分是二氧化碳，可以说“像空气一样免费”，再加上少量的氢元素，就能生产发射火箭所需要的燃料。火星直击计划将宇航员生活舱与返回地球的飞行器分开发射，先把返程的飞行器提前发射到火星，其中包括一个小型燃料生产器与6吨氢原料，然后让宇航员乘坐单独的生活舱抵达火星，这样他们就可以利用火星空气中的二氧化碳与地球带去的氢生产出甲烷与水，一部分水可以存储起来，作为返回地球的后勤补给，另一部分水通过电解反应得到氧元素，这样我们就在火星上生产出了由甲烷和氧组成的燃料。作者甚至还做了实验，发现6吨氢足够生产出返回地球所需要的80吨燃料。这样，火星旅程就变得轻松多了。
火星直击计划的太空生活舱可以容纳4名宇航员，装载的物资可以供宇航员生活600天，最低设计重量降低到25吨，因此，作者认为最理想的方式就是用单个火箭一次性直接将宇航员生活舱发射出去，这样减少了发射次数，不仅能大大节省成本，更重要的是降低发射失败的风险。作者甚至确定了一款火箭，也就是将阿波罗11号飞船送上月球的重型火箭“土星五号”。这款火箭是世界上运载能力最强的火箭，只要稍微改良就能把28.6吨的有效载荷送到火星。也就是说，只需要两枚土星五号火箭，就能把返回地球的飞行器和宇航员生活舱分别送往火星。
这是解决燃料悖论的第一点，利用火星资源在火星生产返程燃料与后勤补给。接着我们就来说这第二个核心，合点航行。什么是合点呢？我们知道，地球与火星都围绕太阳公转，当它们运行到太阳的两边并且三者位于同一条直线上时，地球与火星之间的距离最远，我们叫它合点位置。合点航行方式的意思是，在地球与火星处于合点位置时发射航天器，航天器离开地球获得额外的速度，随后沿着一条椭圆形的轨道绕过太阳飞行到达火星，这也是最节省燃料的做法。采用合点航行的另一个好处是，当航天器到达火星轨道时，它与火星的相对速度比较慢，航天器以这个速度到达火星后，就可以利用与火星大气摩擦产生的阻力来减速，从而进入火星轨道。这就是利用大气捕获的方式刹车，不需要使用额外的燃料，也就可以进一步节省燃料。
不过值得一提的是，任何事情都有两面性，合点航行虽然可以最大程度节省燃料，但它是以牺牲时间为代价的。火星旅程中的合点航行往返各需要180天，宇航员还必须在火星上停留约500天。美国宇航局反对派人士认为，火星直击计划将宇航员暴露在宇宙中的时间太长，宇宙辐射与零重力环境会严重伤害宇航员的身体。针对这些反对意见，作者经过实验发现，火星直击任务中宇航员受到的宇宙辐射的量，只相当于美国海平面附近居民每年受到辐射量的三分之一。这里我们必须提到一个概念，“毒物兴奋效应”，它是指当有毒物质在一定剂量以内时，反而对人体有好处。实际上，一定量的天然辐射对宇航员的健康是有利的。另一方面，零重力环境对宇航员身体的确会有危害，但作者认为只需要为宇航员生活舱提供人造重力就行。火星直击计划中的生活舱，依靠旋转就能为宇航员提供重力环境。
现在我们清楚如何采用合点航行、大气捕获的模式飞行，也清楚将返程燃料放在火星当地生产的方式可以让飞船轻装上阵到达火星了。火星直击计划还有更重要的一个点，就是全都采用当时已有的科技与工艺，安全可靠，同时只需要 200~300亿美元的合理预算，这个数字仅仅是传统火星计划的二十分之一，大概相当于淘宝双十一购物节一天的销售额。
第三部分
接下来，我们进入第三部分，说说到达火星后，如何利用火星本地资源建立基地，发展农业、工业、能源业等，并在开启行星际贸易后，完成火星殖民化。
到达火星，只是火星直击计划的开始，真正的重头戏是我们登陆火星后，如何将火星对人类的意义完全挖掘出来。要想在火星发展任何产业，我们都需要优先解决能源的问题。作者认为，在火星探索的早期阶段，可以利用从地球运到火星的小型核反应堆提供能源，随后就要发展以地热发电为主、太阳能与风能为辅助的能源系统。地热发电是指，利用火星地下深处的高热液体产生的蒸汽带动涡轮发电。根据英国科学家马丁·福格的研究，在火星只需要挖掘几千米深就能获得地热能源。解决能源问题后，火星工业将得到长足发展。
事实上，火星富含的金属元素比地球更为丰富。跟地球一样，火星也曾出现过剧烈的水文变化与火山作用，这使得多种元素集中起来形成高质量的矿脉。我们已经探明的火星稀有元素中有氘，是地球含量的5倍。氘元素是核聚变反应堆的关键燃料，价格堪比黄金。赤铁矿则是火星最容易得到的工业金属，这也是火星被称为红色星球的原因。这些元素，再加上丰富的碳、锰、磷等元素，我们可以轻松在火星生产各种钢材。
有趣的是，火星直击计划将火星“烧玻璃”放在了第一顺序，这是因为根据美国发射的海盗号火星探测器的测量，火星土壤中40%的成分为二氧化硅，这是玻璃的基本组成部分。作者认为，可以在火星利用熔沙技术生产玻璃或玻璃纤维，然后建造火星圆顶温室，这种火星温室能用来居住或种植农作物。
提到农业，作者认为这将是火星基地工作的重点。一方面，火星土壤层呈现松散和多孔的性质，非常适宜植物生长；另一方面，火星日照水平是地球的43% ，完全满足植物光合作用的需求，并且火星的大气密度也足够保护地表植物。火星直击计划说，可以在火星地表建造许多个我们前面提到过的圆顶温室，并往每个温室里加入氮、氧、二氧化碳、水蒸气组成的温室气体，这样一个圆顶温室就能提供约2000平方米的肥沃农田，由于二氧化碳含量更高，农作物产量也会大大提升。
再说到畜牧业，作者认为，山羊是火星畜牧业最适合的动物，它们什么都吃，繁殖快，能够产奶，大小也比较适中，可以为火星基地提供肉食。不过去火星放羊可比在地球难很多，因为火星上引力更小，山羊能跳过3米高的篱笆。
最后，在火星基地完全建立，殖民化完成之时，我们就可以开展行星际贸易活动。作者认为，21世纪地球人口的增长会让不动产的价格越来越贵，房价的飙升已经成为当代社会年轻人很重的负担，一旦火星的地产开始出售，这一问题将得到很大缓解。在火星上，一个直径为100米的圆顶覆盖的土地，能容纳20个家庭。作者预计，这样一个圆顶的总值为100万美元，可以说是物美价廉。另一方面，粮食、矿物和能源将是火星出口量最大的商品，这将解决地球粮食产量不足与能源枯竭的问题。不过，作者将目光放得更远，行星际贸易不仅仅意味着火星与地球之间的商业，更意味着整个太阳系内的物资交换。
作者举例，将火星与木星之间的主要小行星带纳入我们的视野范围，根据他的研究，约有5000颗小行星富含高品质的矿物原料，其中包括高品质镍、战略金属钴和铂等，而一颗直径仅为1千米的小行星上所富含的铂就价值1500亿美元。另一方面，由于低重力环境的影响，将这些小行星矿石整体运回地球也相对容易，于是地球向火星提供科技产品、火星向小行星提供能源、小行星向地球提供矿产的三角行星际贸易便形成了。有一部非常精彩的科幻美剧叫《苍穹浩瀚》，故事背景的宏大设定就是这样的三角贸易时代。
说到这里我们知道了，载人火星计划并不是为了创造人类航天史上一个干巴巴的记录，火星有它的独特性，它的地表形态、辐射情况、可用阳光、日夜温差等都在人类的宜居范围内，到达火星后我们可以发展农业、工业、能源业以及行星际商业，还会建立大型火星基地，一个全新的人类文明分支会在这里落地生根。
总结
说到这里，我们的火星旅程也差不多了，下面简单总结一下这期音频分享的内容。
首先，我们说到了载人火星计划既重要也迫切。21世纪属于火星，个人探险精神与科学技术会在火星计划中互相促进，美国需要依靠登陆火星维持世界主导地位，并延续这个国家的开放性与先锋性。一旦火星殖民完成，人类社会的商业将进入行星际时代，人类文化的多样性也将得到延续，更重要的是，一个开放、先锋的人类文明分支会在火星产生，我们与地球的关系也将重新被定义，火星将成为人类发展与经济增长的强力发动机。
其次，我们说到了传统的载人火星计划，主要依靠在太空组装大型星际飞船前往火星，又贵又不可操作，而火星直击计划利用合理的预算，采用将返程燃料放在火星生产的构想以及合点航行与大气捕获的飞行方式，从而克服燃料、补给、辐射危害等问题，极大降低了预算，让我们可以轻装上阵，前往火星。
最后，我们说到了在到达火星后，怎么建立火星基地：采用地热提供能源，并利用火星丰富的资源生产玻璃纤维、塑料、金属等，同时在圆顶温室中发展农业与畜牧业，在完成火星殖民后，开展行星际贸易。
从本书第一版面世到现在，已经过去二十多年，科技发展日新月异，许多技术当年还只是作者的想象，如今都已经成熟并应用于现实了，例如可重复使用的火箭、核动力推进等。但技术的进步并没有使我们离火星更近一步，因为一方面科技进步更新了我们对火星的认识，比如最新的光谱分析显示，火星液态水含有对人体剧毒的高氯酸盐，所以火星并不像我们以为的那样友好；另一方面，对火星计划的争论从未停止，地球主义者认为地球已经很完美，我们应该把资源用来解决地球饥荒、战争、环境保护等问题，根本不必浪费资金前往火星。另外还有人担心火星计划会加速地球的灭亡，认为移民火星是抛弃地球的不负责做法。前往火星不仅仅是勇气、决心与科技的问题，我们