《我们为什么要去火星》

关于作者

本书作者斯蒂芬·彼得拉内克曾经担任全球权威科技杂志《发现》总编辑，也是其他几家知名媒体科学或历史版块的负责人。他在他感兴趣的科学、自然和经济等领域撰写过不少科普类文章。他也是一位TED演讲人，他的演讲《世界末日倒计时》和《你的孩子可能会去火星生活》的观看次数都超过了100万。

关于本书

在本书中，作者会告诉你，以目前我们的科技发展水平，前往火星的可行方案有哪些，在前期筹备和方案实施过程中，人们会遇到怎样的难题，有哪些可能的解决方法。人类在登上火星后，又将面对气温、水、氧气、食物等诸多问题，对这些生存相关的问题，我们目前也有多种多样的解决方法。最关键的一个问题，就是本书在书名中提出的：我们为什么要去火星？作者会告诉你，在未来，我们去火星既有理由，也有迫切性。

核心内容

这本书主要讲述了三个重点内容。第一个重点是，我们该怎么到达火星。作者告诉你，在将人类送往火星的过程中，我们会遇到技术和资金两大难题。第二个重点是，我们该怎么在火星上生存和居住，怎么解决气温、水、氧气和食物等方面的问题。第三个重点是，我们该怎么改造和开发火星，以及这些行为的深远意义。在这一部分，你会找到人类希望向火星移民的理由。

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一、 火星探索计划的历史

具体的火星探索计划是由一名德裔美国科学家冯·布劳恩提出的，他的设想在1952年就出版了。然而在那个年代，太空探索的梦想虽然有大众的支持，却受到了《纽约时报》等主流媒体的嘲笑。布劳恩在为阿波罗登月计划作出贡献后有了名气，他趁热打铁，向当时的美国总统尼克松递交了在20世纪80年代登陆火星的计划。然而美国政府并不买账，他们认为把钱投入航天飞机和空间站研究更有意义。火星探索计划就被搁置了。近年来，随着技术和商业的发展，逐渐有私人企业投入太空探索领域，其中的佼佼者就是埃隆·马斯克的太空探索技术公司。

二、为什么去火星这么难？

虽然人类已经成功向火星发射过探测器，但这一过程是艰难而曲折的。有三分之二的发射尝试以失败告终。你可能会问，我们在50年前就登陆了月球，50年的技术发展竟然不能让我们成功登陆火星吗？这是因为地球与火星的距离是地球与月球距离的140到1000倍。我们去月球可以走直线距离，往返只需要6天。但我们去火星是不能走直线的，因为飞船搭载不了直线飞行所需的大量燃料。根据布劳恩的设想，我们需要先烧一次燃料，让绕地球运行的飞船的轨道逐渐接近火星公转轨道，在进入轨道后，飞船将不使用燃料，而是通过滑行来靠近火星，在接近火星时，第二次燃烧启动，让飞船进入绕火星运行的轨道并最终降落。所以在去往火星的途中，飞船既要绕远，又不能加速，以目前的技术水平，是无法将单程时间缩短到250天以下的。距离的影响还不仅体现在去程上，它也会让地球和火星之间的数据传输变得漫长。在地球和火星之间，无线电信号单程就要走21分钟。那么一旦登陆火星的探测器或飞船出现问题，遇到突发情况，很可能无法及时从地球获得支援，在没有专业人士的情况下，需要人工智能自行判断和处理。这大大增加了火星探索活动的难度。

三、以后我们能像买机票一样买去火星的票吗？

目前有能力登陆火星的宇宙飞船已经有两种：太空探索技术公司的“天龙号”和美国宇航局的“猎户座”。但是搭载飞船的火箭成本极其高昂，而其中燃料成本只占0.3%，也就是说，如果人类能开发出重复使用火箭的技术，有机会把单次旅行成本从几千万美元降低到几万美元。马斯克有意把火星计划做大，他的目标是像航空公司一样，建立一种单次运送数万乘客的常规机制。因为合适的发射时机两年才有一次，他计划每次能送出一个由大量飞船组成的舰队。

四、我们怎么在火星上生活？

首先，人类生存需要水。人们需要用电钻等工具像开矿一样采集火星上的固态水，然后对其进行加热。如果采集固态水的方法失败了，我们还有一个备选。虽然整体来看，火星上的空气比地球干燥很多，但空气湿度在一天内的某些时间可能达到100%，这意味着我们可以从空气中收集水蒸气。
　　人类还需要氧气。我们可以通过电解水的方式获得氧气和氢气，氢气也是很好的火箭推进剂。但我们还可以从二氧化碳中获得氧气，这个设想已经由美国宇航局实现了。我们还需要在氧气中混入大量不与氧气发生反应、对人类也无害的惰性气体，比如氩气或氦气。
　　火星赤道附近的白天和黑夜都是12小时，白天足够温暖，人们可以在这里建立充气温室，利用太阳能调节温度，栽培植物。在火星上种田是一项需要对光照、温度、防辐射、空气构成等很多方面进行精准控制的工作。目前，科学家还没有就应该在火星上种什么达成一致。在移民活动早期，大部分食物还是会来自地球。
　　人类还要解决住所问题。在地球和火星上，人们都会受到两种辐射：太阳辐射和宇宙辐射。火星可以阻挡辐射的大气层过于稀薄，因此，火星建筑的一个理念就是需要具备防辐射层，而当太阳风暴发生时，人们可能需要进入地下。
衣服也是一个问题。为了应对火星上比地球小得多的大气压，人们要生活在经过增压的密闭空间里，外出时穿着特殊的压力服。目前，已有科学家在设计可供人们在火星上使用的压力服。

五、火星能变得宜居吗？

让火星变得宜居的第一步是让火星变暖。这样便可以让一些气体从地表释放出来，进入大气层，形成温室效应。温室效应会继续使火星温度升高，形成良性循环。当温度升到一定水平时，赤道附近的固态水便融化了，人们有机会在室外耕种。而作物又会释放氧气，长此以往，人们在室外自由呼吸也不再是个梦想。给火星加温最简单可行的方法是使用太阳帆。我们可以回收前往火星的货物补给飞船上的太阳帆，将其支在火星上的合适位置收集阳光。
　　在改造火星的工程中，人类面临的最大难题并不是温度，而是空气。就算一切条件理想，人类最少也要花近一千年时间才能完成火星的改造工作。不过人类的技术进步是很快的，就算现在有些问题很难解决，我们也可以期待在未来一千年间出现新的解决方案。另外，我们还可以换一个角度解决人类适应火星的问题，那就是对人类的基因进行改造。

六、我们能通过登陆火星开启怎样的太空探索新纪元？

现在人们想移居火星，还有一个更重要的因素：以火星为前哨，对其周边星球和太空进行更多探索和开发。火星与木星轨道间的小行星带上的某些星球上藏有丰富的矿产，如果将它们的价值平均分给地球上的全部居民，每个人可以得到1000亿美元的财富。
　　以火星为基地开采这些小行星无疑更简单方便，而出于造价的考虑，这些原材料也不会被运回地球，而会在火星上就近加工，成为商品。不过，在进行外太空移民和开发的过程中，我们也需要共同协商，制定对人类活动具有约束力的法规。

金句

1. 搭载飞船的火箭成本极其高昂，而其中燃料成本只占0.3%，也就是说，如果人类能开发出重复使用火箭的技术，有机会把单次旅行成本从几千万美元降低到几万美元。

2. 火星居民只能吃素，因为饲养动物实在是得不偿失。

3. 生态改造是一个整体过程，其中的因素是环环相扣、互相影响的。在改造火星的工程中，人类必须持续补充温室气体。这是一场不能懈怠的战斗。

4. 人类的技术进步是很快的，就算现在有些问题很难解决，我们也可以期待在未来一千年间出现新的解决方案。

5. 火星只是一个阶段性目标，人类登上火星后，就能以它为根据地探索太阳系中很多有着丰富矿藏的小行星，这是人类探索火星的一大动力。也许在有生之年，我们不光能在电视上看到人类在火星上生活和工作的实况，还能用上火星制造的产品。

撰稿：阿灰
脑图：摩西
转述：杰克糖

注：摘自得到