隨著時(shí)間的推移，在人類的不斷改造下，火星將成為一個(gè)適合人類生存的地方。
太陽(yáng)系中，金星和火星是離地球最近的兩大行星。而火星在各方面條件都非常接近地球，各國(guó)航天機(jī)構(gòu)也都將其作為重點(diǎn)探測(cè)對(duì)象。中國(guó)在2016年1月正式啟動(dòng)了火星探測(cè)計(jì)劃，將于2020年前后發(fā)射火星探測(cè)器。
在探測(cè)研究火星的隊(duì)伍中，SpaceX和特斯拉創(chuàng)始人、硅谷傳奇埃隆馬斯克格外引人注意。繼去年9月份，他提出了雄心勃勃的火星移民計(jì)劃之后，近日又在《新太空》雜志網(wǎng)站撰文，詳細(xì)闡述了這一計(jì)劃，文中介紹了被稱為BFR重型火箭的最新設(shè)計(jì)；同時(shí)，馬斯克表示已經(jīng)找到了為建造BFR重型火箭籌集資金的方法。
一顆紅色的夢(mèng)想星球
人類在火星上有可能生存嗎？中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)科學(xué)傳播中心主任、研究員鄭永春向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者詳細(xì)介紹了這顆紅色的星球。
火星上有山，有水，有峽谷，有大氣，有微弱的磁場(chǎng)；火星上有土壤，有巖石，有沙塵暴，甚至地下還有豐富的礦產(chǎn)資源；火星的兩極，也有冰凍的白色冰原。這一切，與地球是那么的相似。
不過(guò)，上世紀(jì)50至60年代，人類一度把太空探測(cè)的重點(diǎn)放在金星上，因?yàn)樗c地球的大小相似，距離最近。但科學(xué)探測(cè)后發(fā)現(xiàn)，金星其實(shí)是一個(gè)地獄般的星球：火山爆發(fā)，高溫、高壓，濃密的大氣，有毒的降雨。鄭永春介紹說(shuō)，金星上的環(huán)境并不如它的名字一般美好，迄今為止，登陸金星表面的航天器工作壽命非常之短，甚至活不過(guò)幾分鐘。這是一個(gè)不可能有生命的星球，也不可能讓人類移居。
而隨著火星探測(cè)的開(kāi)展，人們對(duì)這顆紅色星球的熱情越來(lái)越高。越來(lái)越多的科學(xué)家認(rèn)為：如果人類大規(guī)模移居，火星可能是最適合改造的行星。一旦在地球上面臨難以抵御的重大災(zāi)難和危機(jī)，人類就可以移居火星，在那里開(kāi)拓新的家園。 鄭永春將火星稱為人類的希望之星。
特別是隨著航天技術(shù)以及相關(guān)科技領(lǐng)域近年來(lái)取得的巨大突破，以及人類對(duì)火星的了解程度越來(lái)越高，這一本來(lái)似乎不切實(shí)際的想法，正在變得越來(lái)越可想象和觸摸。
飛向火星分幾步
要從地球離開(kāi)、安全抵達(dá)火星，并在上面存活下來(lái)，需要哪些步驟呢？對(duì)此，鄭永春認(rèn)為，有幾個(gè)關(guān)鍵步驟必不可少：火箭、飛船、登陸方式。
火箭是離開(kāi)地球表面的第一步，也被看作航天的基石。鄭永春介紹說(shuō)，美國(guó)宇航局正在研制新一代太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）。該重型運(yùn)載火箭最終的運(yùn)載能力將達(dá)到143噸，甚至可能達(dá)到165噸，與阿波羅登月時(shí)的土星五號(hào)非常相近，號(hào)稱史上最強(qiáng)運(yùn)載火箭。
而今年2月，由馬斯克的SpaceX發(fā)射的獵鷹重型火箭，也是非常強(qiáng)大的運(yùn)載火箭它搭載一輛紅色特斯拉跑車進(jìn)入了環(huán)繞太陽(yáng)的軌道。獵鷹重型火箭號(hào)稱現(xiàn)役最大推力火箭，一級(jí)火箭可以回收后重復(fù)使用，星際運(yùn)輸成本更低。在此基礎(chǔ)上，有望打造一條從地球往返火星的廉價(jià)航線。
而馬斯克文章中新介紹的BFR重型火箭，運(yùn)載能力是之前獵鷹重型火箭的5倍。他在文章中介紹說(shuō)，BFR是一種可完全重復(fù)使用的運(yùn)載火箭，在不經(jīng)過(guò)軌道燃料加注的情況下，預(yù)期可以將150噸的有效載荷送入近地軌道。相比之下，獵鷹重型火箭的有效載荷約為30噸，而且只有部分組件可重復(fù)使用，二者間也存在巨大的成本差異。
黑色七分鐘，是歷史上許多航天器最終未能成功登陸火星的原因。鄭永春解釋，穿過(guò)火星稀薄的大氣層是登陸火星的最后一步，這個(gè)過(guò)程在地球上難以現(xiàn)場(chǎng)指揮，只能靠航天器的自主操作，失敗風(fēng)險(xiǎn)最高。
迄今為止，全世界只有美國(guó)的航天器成功登陸過(guò)火星。在技術(shù)選擇上，鳳凰號(hào)著陸器登陸時(shí)采用了可壓縮的著陸支架進(jìn)行緩沖；機(jī)遇號(hào)和勇氣號(hào)火星車采用了降落傘減速，輔以氣囊在地表彈跳，減少對(duì)火星車的沖擊；好奇號(hào)火星車則研發(fā)了新的太空起重機(jī)技術(shù)，火星車在地表一定高度懸停，通過(guò)纜繩慢慢降落到火星表面。未來(lái)要想實(shí)現(xiàn)載人登陸火星，如何平安度過(guò)這七分鐘可以說(shuō)是重中之重。航天員、登陸艙和物資設(shè)備重量更大，降落傘難以起到有效的減速作用，除太空起重機(jī)，還需要研發(fā)更先進(jìn)的火箭反推和自主控制技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)有效的平穩(wěn)減速。
SpaceX全新的BFR飛船似乎已準(zhǔn)備好了解決方案。BFR飛船長(zhǎng)約48米，凈重約為85噸，可以攜帶1100噸推進(jìn)劑，發(fā)射時(shí)有效載荷為150噸，返回地球時(shí)有效載荷50噸。飛船引擎由四臺(tái)真空猛禽引擎和兩臺(tái)海平面引擎組成，6臺(tái)引擎都有萬(wàn)向支架連接。
當(dāng)BFR著陸時(shí)，會(huì)有兩臺(tái)引擎點(diǎn)火，如果兩臺(tái)中心引擎中的一個(gè)點(diǎn)火失敗，它將能夠成功地依靠另一臺(tái)引擎著陸。每臺(tái)引擎中都有很大的冗余度，因?yàn)槲覀兿Ｍ戯L(fēng)險(xiǎn)盡可能接近于零。馬斯克寫道。
火星基地建設(shè)
成功抵達(dá)火星之后，要如何生存下來(lái)呢？
鄭永春著重強(qiáng)調(diào)了三點(diǎn)：能源供應(yīng)、原位資源利用以及輻射防護(hù)。以能源供應(yīng)為例，火星一晝夜是24小時(shí)39分鐘，因?yàn)楸鹊厍蚋h(yuǎn)離太陽(yáng)，僅采用太陽(yáng)能可能無(wú)法滿足火星基地需求。核能可能是未來(lái)火星基地所需的能源供應(yīng)方式。
馬斯克提出的新目標(biāo)是在2022年完成第一次火星貨運(yùn)任務(wù)。將在明年第二季度開(kāi)始建造第一艘飛船，并準(zhǔn)備在5年內(nèi)發(fā)射。接下來(lái)在2024年，發(fā)射4艘飛船前往火星，其中包括2艘載人飛船和2艘貨運(yùn)飛船。在火星上第一個(gè)任務(wù)目標(biāo)是找到最好的水源地，之后是建造推進(jìn)劑工廠。屆時(shí)，SpaceX在火星上將有6艘飛船，擁有足夠的物資建立推進(jìn)劑工廠，包括大型太陽(yáng)能電池板，然后進(jìn)行采礦和凈化水，獲得大氣層中的二氧化碳，然后制造和存儲(chǔ)深冷甲烷和氧氣。
鄭永春曾預(yù)測(cè)，或許在2030年，人類可以登陸火星，這與馬斯克的時(shí)間表似乎存在某些重合。對(duì)于馬斯克的最近計(jì)劃，他評(píng)價(jià)說(shuō)：我相信移民火星會(huì)越來(lái)越具有可操作性、現(xiàn)實(shí)性。技術(shù)的發(fā)展還是挺快的，最后加上商業(yè)力量的幫助。
十年后，或許我們就可以火星見(jiàn)。正如馬斯克暢想：火星基地最初可能只是一艘飛船，然后是多艘飛船，接著我們開(kāi)始在火星上建造城市，并不斷擴(kuò)大城市規(guī)模。隨著時(shí)間的推移，在我們的不斷改造下，火星將成為一個(gè)適合人類生存的地方。（記者 張晶晶）
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