美國(guó)宇航員特里·弗茨(Terry Virts)正坐在駕駛艙中

人類渴望走出宇宙，漫步在火星這顆紅色星球的荒蕪平原上。許多報(bào)道稱，伊隆·馬斯克（Elon Musk）及其SpaceX公司已經(jīng)成為這個(gè)領(lǐng)域的先行者。然而，美國(guó)宇航局、中國(guó)航天局以及以及火星協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)也正在訓(xùn)練和部署原型機(jī)，并在努力解決嘗試將人類送上火星所遇到的挑戰(zhàn)。但是，在我們?nèi)绾问箮椭祟惷撾x地球（并在整個(gè)過程中保持心理和身體健康）的細(xì)節(jié)中，自然而然的，搞清楚我們?yōu)楹我巴鹦峭瑯又陵P(guān)重要。

最近接受采訪時(shí)，著名宇航員、工程師、登上月球的第二名人類巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）解釋了為什么火星探索和發(fā)現(xiàn)如此重要，并談及為何我們需要在20年內(nèi)將人類送上火星。另一為宇航員特里·弗茨(Terry Virts)則提出了將人類送到火星的“三步走”計(jì)劃。

弗茨：登陸火星應(yīng)遵循三步走計(jì)劃

10年前，美國(guó)宇航局提出Constellation計(jì)劃，它的目標(biāo)是開發(fā)新的太空飛船和相關(guān)系統(tǒng)，以便將人類送到國(guó)際空間站、月球，最終到達(dá)更遠(yuǎn)的火星和其他地方。但在2010年初，由于預(yù)算不足，Constellation計(jì)劃被取消。從那時(shí)起，美國(guó)就缺乏載人航天的連貫戰(zhàn)略。最后，美國(guó)宇航員特里·弗茨(Terry Virts)提出了將人類送到火星的計(jì)劃。

這個(gè)計(jì)劃設(shè)定了具體目標(biāo)，并將激勵(lì)未來科學(xué)家和工程師，將各國(guó)團(tuán)結(jié)起來，解決我們?cè)诘厍蛏厦媾R的許多技術(shù)和政治挑戰(zhàn)。有了這些適度的目標(biāo)，讓我們回顧下過去的太空努力。美國(guó)宇航局在20世紀(jì)60年代后期施行的月球計(jì)劃實(shí)際上分為三個(gè)項(xiàng)目，分別是水星、雙子座以及最著名的阿波羅計(jì)劃。

最初階段，水星項(xiàng)目證明了人類可以在太空中飛行。雙子座是這三個(gè)項(xiàng)目中最不為人所知的，但它更為關(guān)鍵。它創(chuàng)造并測(cè)試了月球著陸所需的技術(shù)，包括長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行任務(wù)、太空行走、計(jì)算機(jī)和軟件開發(fā)以及航天器交匯和對(duì)接的協(xié)議等。最終，阿波羅項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了肯尼迪總統(tǒng)著名的宣言，即我們應(yīng)該“把人送上月球，并讓他安全地返回地球”。

但是，如果沒有水星或雙子座計(jì)劃，尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）、巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）以及他們的追隨者就永遠(yuǎn)也不會(huì)到達(dá)月球。我給之所以要介紹這段歷史，是因?yàn)槲蚁嘈盼磥淼奶諔?zhàn)略依然應(yīng)遵循水星/雙子座/阿波羅的三步走平行模式。

第一，我們需要一個(gè)愿景。在20世紀(jì)60年代，這個(gè)愿景是將人類送上月球，現(xiàn)在則是將人類于2030年左右送上火星，并讓他們安全返回。毫無疑問，到達(dá)火星表面絕對(duì)是更耗時(shí)的任務(wù)。這個(gè)愿景更為明確，它不僅僅是“在火星上插上旗幟”，長(zhǎng)期目標(biāo)應(yīng)該是了解火星環(huán)境、地質(zhì)以及生物歷史，同時(shí)也要為這個(gè)紅色星球上的人類搭建棲息地。

第二，國(guó)際空間站就相當(dāng)于水星項(xiàng)目，證明人類能夠在太空中長(zhǎng)期生活和工作。但下個(gè)階段的太空計(jì)劃（比如雙子座項(xiàng)目）必須致力于開發(fā)和測(cè)試最終前往火星所需的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)應(yīng)該在國(guó)際空間站以及月球上測(cè)試。其中，最重要的關(guān)鍵技術(shù)就是先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)。

利用現(xiàn)有的火箭技術(shù)，往返火星需要三年時(shí)間。而且執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)的宇航員需要大量補(bǔ)給支持，整個(gè)旅程都會(huì)暴露在危險(xiǎn)的輻射下。更重要的是，確保持續(xù)為期3年的任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備的可靠性將是非常昂貴的?？臻g電推進(jìn)引擎可在1年時(shí)間內(nèi)將人類送上火星并返回，這會(huì)大幅降低輻射的危險(xiǎn)，并規(guī)避3年漫長(zhǎng)任務(wù)執(zhí)行期出現(xiàn)的其他相關(guān)問題。

與此同時(shí)，為期1年的任務(wù)花費(fèi)也會(huì)少得多，因?yàn)閷⒚抗镂锲匪蜕匣鹦切枰ㄙM(fèi)數(shù)十萬美元。電動(dòng)引擎在小型衛(wèi)星上已經(jīng)使用了幾十年，但從未被放大到足夠?qū)⑷祟愃腿胩盏囊?guī)模。要想為這樣龐大的引擎提供動(dòng)力，可能需要50兆瓦的核反應(yīng)堆。與將核反應(yīng)堆送入太空面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)相比，政治挑戰(zhàn)可能更加復(fù)雜。

在去紅色星球之前，我們還需要開發(fā)其他的“雙子座”技術(shù)。這些包括可靠的生命支持系統(tǒng)，如去除CO2技術(shù)、水和氧循環(huán)、能夠高速發(fā)射和回收人員的設(shè)備、棲息地、能夠著陸并在火星表面自動(dòng)組裝的火星車、支持宇航員在火星上生活和工作的太空服、火星導(dǎo)航和通訊衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以及保護(hù)人員免受輻射的創(chuàng)新方法等。最后，在火星表面修建的核電站，需要為提供足夠人類生存所需的電力。

這些都是非常昂貴的工作，只有國(guó)際合作才有可能實(shí)現(xiàn)。但是，還有其他更重要的原因使之成為多國(guó)任務(wù)。國(guó)際空間站上有來自許多國(guó)家的宇航員，已經(jīng)證明了的合作的重要性。即使地球上的國(guó)家關(guān)系陷入緊張狀態(tài)，來自相關(guān)國(guó)家的宇航員組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)也能密切合作。如果沒有合作伙伴的穩(wěn)定影響，美國(guó)是否有足夠的政治意愿來堅(jiān)持長(zhǎng)期的火星計(jì)劃，不禁令人產(chǎn)生懷疑。最后，這個(gè)項(xiàng)目必須獲得美國(guó)兩大主要政黨支持，總統(tǒng)應(yīng)該與眾議院和參議院的少數(shù)黨領(lǐng)導(dǎo)人共同促進(jìn)這一愿景。否則，到本屆政府任期結(jié)束，美國(guó)太空計(jì)劃注定要再次取消。

第三，如果我們做這些事情——制定促進(jìn)太空探索的一致愿景，建立國(guó)際合作，推行雙子座式的技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，我們將在不久的將來再次實(shí)現(xiàn)“阿波羅計(jì)劃”，只是這次的目標(biāo)變成了火星。

盡管人類對(duì)火星依然所知有限，但卻從未停止過探索的腳部，美國(guó)宇航局發(fā)射的“好奇號(hào)”火星探測(cè)器就是其中的佼佼者。自從2012年登陸火星表面以來，好奇號(hào)已經(jīng)在那里度過5個(gè)年頭。這個(gè)小機(jī)器人在火星表面進(jìn)行各種各樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)幫助我們了解了許多火星知識(shí)。好奇號(hào)的使命很簡(jiǎn)單，就是尋找火星上可能曾經(jīng)適合居住的跡象，當(dāng)然是適合微生物的環(huán)境，而不是馬特·達(dá)蒙（Matt Damon）！

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，美國(guó)宇航局把好奇號(hào)送到蓋爾隕石坑。這是個(gè)巨大的撞擊盆地，中心有一座山。好奇號(hào)已經(jīng)穿過隕石坑，正在翻過巖石。一路上，它收集了許多有關(guān)生命所需的水、礦物質(zhì)、有機(jī)化學(xué)物質(zhì)以及其他材料的古代證據(jù)。好奇號(hào)的表現(xiàn)如此出色，以至美國(guó)宇航局決定將其任務(wù)延長(zhǎng)到2018年10月份。畢竟，仍然有許多有趣的化學(xué)和地質(zhì)現(xiàn)象有待調(diào)查。

當(dāng)好奇號(hào)繼續(xù)攀爬隕石坑中部的夏普山時(shí)，它將探索三個(gè)新的巖層，包括以鐵礦物（赤鐵礦）、粘土以及含有大量硫酸鹽為主的巖層。明年好奇號(hào)還會(huì)繼續(xù)挖掘嗎？這里共有4個(gè)謎團(tuán)以待它幫助解開（或者至少找到更多線索）。

1.火星上還有遠(yuǎn)古生命嗎？

任何生命跡象都有可能促使發(fā)現(xiàn)微生物。好奇號(hào)可以利用名為Mars Hand Lens Imager的工具拍攝微小物體的圖像。可是為了成功找到微生物化石，那些古老的細(xì)胞體積必須很大才行。好奇號(hào)要做的不僅是掃描用于構(gòu)建這類細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)，還可以使用它的便攜式化學(xué)實(shí)驗(yàn)室SAM（在火星上進(jìn)行樣本分析）。到目前為止，SAM已經(jīng)發(fā)現(xiàn)少量有機(jī)分子，也就是里面含有碳分子。

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