人类如何征服火星？除了火星我们还有哪些选择？

在昨天的文章中，我们讲了人类为了实现火星地球化开的101个脑洞和进行的实验。

那么，在这些脑洞的支撑下，人类又做了哪些征服火星的尝试呢？

除了火星，人类的未来还有没有其他选择？

01

人类能否征服火星？

想象永远是美好的，但现实往往并不如意。

现实中，不要说火星地球化，就连能不能去到火星都是一个问题。

目前，人类还没有登上过火星，只是派去了一些探测器在火星着陆，再向地球传送一些数据。

从这一点看，想要使火星变成地球，并居住其上，至少需要几百年，乃至上千年或更长时间，依旧无比遥远。

不过，从另一个角度看，人类从航天至今，才只有短短半个多世纪，占人类文明史的不到百分之一，占人类历史的不到万分之一的时间。

仅仅这么短的时间，人类就完成了登月和探测火星，这一成就还是让人感到振奋的。

1965年，NASA发射的「水手4号」第一次掠过火星；

1971年，苏联的「火星3号」第一次登陆火星；

1976年「海盗2号」传回第一张火星的彩色图；

2001年「火星全球勘测者」完成了对火星的地图绘制；

如今，各国已经能够向火星发射探测器，并一次性完成环绕、登陆、巡视的任务。

2021年5月15日，中国的天问一号探测器在火星着陆，祝融号火星车在火星表面的巡视探测也已经进行了一段时间。

祝融号火星车的效果图。
图片来源：CNSA

而在2020年的7月份，赶在火星26个月一回的「发射窗口期」内，美国、阿联酋也相继发射了探测器去往火星，与中国一道进行「同场竞技」。

2021年2月份，天问一号与阿联酋的「希望号」（Hope Mars probe）就已经进入了环火轨道，而美国的「毅力号」（Perseverance）探测器则在2月18日就已经成功降落火星。

美国的毅力号探测器。
图片来源：NASA

马斯克的公司SpaceX这些年在航天上的技术创新也是巨大的。马斯克致力于建立低成本的太空商业与星球间的无障碍通讯。

与贝索斯想要在地球轨道上建造生活区的想法不同，马斯克主要把精力放在火星上。
图片来源：Wonderful Engineering

2008年，SpaceX发射了猎鹰一号，是世界首个由私企投资发射的轨道级液体燃料火箭；

2015年，猎鹰九号运载火箭在发射后成功回收，是航天史上第一个能重复多次使用一级助推器的液体燃料运载火箭，大大降低了航天成本。

SpaceX公司的星际飞船。
图片来源：New Scientist

马斯克还宣布，将在2024年发射载人航天器登陆火星，为火星殖民迈出关键一步。

上述的成就已经不容小觑，不过，距离把人送到火星并安全返回，其实还是超乎想象的遥远。

按照目前的技术，去往火星需要多少钱，又需要多长时间呢？

根据航天机构的预估，从地球到火星，如果利用「霍曼转移轨道」大约也至少需要9个月时间。即使增加燃料也需要6-7个月的时间。

需要的花费也不少，按照以往将宇航员送上太空的方式来计算，在每个人身上投入的成本约为100亿美元，代价太高。

2021年7月20日，世界首富贝索斯刚刚完成了自己的首次太空旅游。但贝索斯的旅行，只是到太空冒了个泡就回来，每一个乘客一分钟却要花掉200万美元。

贝索斯（左二）和一起太空旅行的宇航员，左一是贝索斯的弟弟，另外两个是18岁的青年戴曼和82岁的芬克。贝索斯搭乘的火箭是自己公司蓝色起源的火箭「新谢泼德号」（New Shepard），该火箭当天从美国得克萨斯州发射，触达106公里的太空。贝索斯的旅行打破了过去最年长和最年轻的宇航纪录，也是世界首富第一次太空旅行。然而，由于只是刚刚进入太空几分钟就回来，贝索斯遭到了马斯克的嘲笑。
图片来源：The New York Times

为了解决火星移居问题，世界各国和商业公司正在越来越多地行动。好消息是，目前还没有哪个难题导致整个计划被完全放弃。

这也许就是希望所在。

目前人类都做了哪些努力和预估呢？

美国犹他州有一个火星沙漠研究站（Mars Desert Research Station），在那里有着直径长达8米的模拟太空舱，研究人员会按照太空的饮食、通讯来生活，模拟火星的环境。

位于美国犹他州的火星沙漠研究站。
图片来源：The Mars Society

除此之外，美国的肯尼迪航天中心、以色列的火星居住实验室，也在做同样的事。

中国在甘肃的戈壁沙漠和青海的柴达木盆地建立了火星模拟基地，宇航员可以在这里进行生存技能的训练，公众也可以来体验火星生活。

位于甘肃省金昌市金川区的火星基地1号。
图片来源：新浪

荷兰的非盈利组织「火星一号」宣布会在2023年选出4人搭载宇宙飞船去往火星，成为第一批「火星移民」。

消息一出，就有20万人提交了申请，直到决赛都还留有663名选手。化学家泰勒（Taylor Rose Nations）就是其中之一，他说：

「如果我能去火星，成为一只人类小白鼠，我愿意把我的身体捐献给科学。我觉得这对我个人来说是值得的，虽然这是一件自私的事情，但是转过身去看看地球，这是我毕生的梦想。」

阿联酋也规划过一个雄心勃勃的图景，100年内在火星建造拥有60万居民的城市。当然，这有点过于乐观了。

马斯克则表示将在2050年运送100万人去到火星，而他自己也承认这是「雄心壮志」。

国际宇航大会上，马斯克发表对火星殖民的构想。
图片来源：Spaceflight Now

马斯克还有很多相当「科幻」的想法。如为建立一个太阳系内的通讯基础建设而准备的「星链」计划。

为了解决成本和时间的问题，马斯克还设想每趟太空航行能够装载100人至200人，就可以把成本降至20万美元/人（相当于美国一栋普通住宅的价格），这样就能实现更多人类去往火星。

而如果技术实现突破，发明出「可变比冲磁等离子体火箭」「核热火箭」等，人类就可以在40天内甚至是半个月内到达火星，会比目前200多天要缩短10倍左右。

当然，如果这些都实现了，还有火星地球化的那些难题在前面等着。

而就算火星也已经地球化了，人类还是要面临很多问题。

比如在改造火星和殖民的过程中，人类可能还要面临一系列伦理问题，如基因改造、移民权利、资源归属等。

如果居住在火星上，人类还要面对火星的低重力和高辐射。

NASA就表示，更高的辐射可能加速衰老，并导致记忆力下降、患癌几率上升等问题。

太空辐射的主要来源
图片来源：PMC

而低重力可能会导致人的肌肉萎缩、骨质流失、体液分布不良、视力减退、免疫力降低等问题。

NASA的双胞胎实验图片，左边是哥哥马克·凯利（Mark Kelly），右边是斯科特·凯利（Scott Kelly）。在太空站待了300多天后，科学家们对两人进行了深入研究，发现由于重力和辐射的缘故，斯科特的细胞衰老得更快，并出现了其他问题。
图片来源：ABC News

除此之外，火星由于没有卫星，也就没有潮汐，这对人的精神和身体都有一定影响。

总之，探索火星目前还是起步阶段，最终人类能不能生活在火星上仍然是未知的。

连狂热的马斯克也承认：

「在现有技术条件下，即便你拥有无限财力也去不了火星。」

这就不得不问另一个问题，除了火星殖民，我们还有别的选择吗？

02

选择的未来

首先，我们可不可以呆在地球上永远不出去呢？

这个取决于人类的寿命和地球的情况。如果地球在没有变糟之前，人类就已经灭绝，其实要不要飞出地球也就无所谓了。

但是人类总是希望自己能够延续下去。

想要延续下去，就不能在一棵树上吊死。地球虽然理论上还有几十亿年的寿命，但我们不能保证这些时间都是适合人类生存的。

近年来，地球面临着气候变暖、冰川融化等环境问题，极端天气频发，地震、火山喷发这样的灾难在各地上演；

同时，科学也让人类意识到，小行星撞击、磁极翻转等灭世灾难虽然概率很小，却不代表完全没有可能。

人类就算不想离开地球，也最好有离开地球去星际殖民的能力。所以科学家需要为人类的未来想一个万全之策。

从伽利略（Galileo Galilei）举起望远镜到今天，人类对太空观察了400余年。

这些观察让人类意识到宇宙足够大，地球并不是唯一可能诞生生命和养育生命的星球。通过概率的计算和观察，宇宙中类似地球的星球不会太少。

这些星球都有可能有大气层、水源、温度适宜，可以作为备胎。

美国国家航空航天局（NASA）在2015年就发现了一颗极其类似地球的星球，命名为开普勒438b。

开普勒438b（Kepler-438b）与其母星开普勒438的设想图。该星球曾经被视作宜居星球，然而最新的天文观测表明，由于其母星十分活跃且伴随超级耀斑现象，该行星存在生命的可能性几乎为零。
图片来源：sci-news.com

这颗行星一度被认为是最像地球的行星。类似的行星还有开普勒442b和开普勒452b。

其中开普勒452b不仅公转周期是300多天，而且距离恒星的距离也和地球类似，被称为「超级地球」。

不过，这些类似地球的行星距离我们实在是太远，基本上距离都大于1000光年，即便乘坐人类目前最快的飞行器，也得2000多万年才能到达。

比起可能移民的外星系「地球」，在太阳系里找终归还是比较靠谱的。

太阳系的行星里，有两大类，一种是完全不需要考虑的，比如木星，土星、天王星、海王星。这些行星构造完全和地球不同，有的甚至是气体行星（比如木星）。

另一些，是可以考虑的，一般叫做类地行星，就是水星、金星和火星三个。

水星、金星、地球、火星的大小对比。
图片来源：Wikipedia

水星可以第一个排除。

水星虽然名字里有水，但却既没有大气，也没有水。它的体积比月亮还小，而且它内部几乎没有地质活动。

这些都使得水星没有足够强的磁场，无法抵御太阳的辐射。

可是水星又偏偏离太阳最近，不断受到太阳的炙烤，它面对太阳的一面有400多摄氏度，而背对太阳的一面却可以低到零下170度。

水星的这些性质，让它非常不宜人类移民。微弱的磁场和巨大的辐射，让水星时刻面对核爆，不仅近乎痴心妄想，就连探测它都是难度极大的。人类目前也只有2001年NASA的信使号（Messenger）环绕水星探测成功的记录。

比起水星，金星看起来简直就是殖民开发的种子选手，人类一度曾严肃考虑过移民金星。

表面上看，金星靠近宜居带，与太阳距离不算太近，与地球在体积、质量和密度上极为类似，在这些方面比火星更像地球。

而且，金星拥有大气，由于比火星大得多，更能存住热量。

这些表面看起来的优势，让苏联曾把宝压在了金星身上，在冷战期间发射了20多个探测器。

然而，当探测器到达金星，人们才意识到殖民金星在未来甚至不如殖民水星的概率大。

NASA「麦哲伦号探测器」（Magellan spacecraft）拍摄的金星表面。
图片来源：NBC News

金星的环境极为恶劣，不可居住，也不可改造。

第一，金星的大气96.5%都是二氧化碳，剩下是氮气。

第二，金星的地表气压是地球的90多倍，表面温度是400多摄氏度。

除此之外，金星还和水星一样有微弱的磁场和太阳带来的强辐射。这些让人类的「金星梦」只能是个梦。

最后，远的行星目前完全指望不上，近的两个行星又太恶劣，似乎只剩下火星这一个希望。

真的是这样吗？

人类是聪明的物种，从来不把宝压在一个地方。

贝索斯就认为，改造月球也是一个办法，相比火星更加容易。

虽然月球的地球化比火星更困难，但可以先拿月球做实验，在上面建立人类的据点，哪怕建立全封闭的城市，也可以为未来的计划做准备。

另外，木星的卫星木卫二也可能是一个备选，该星球和地球也有相似之处，不管火星的计划成败与否，木卫二也可能是一个选择之一。

还有科学家脑洞更大，认为既然改造火星遥遥无期，可能需要数百年甚至上万年，那不如改造人类，让人类进化为不那么害怕辐射和不那么需要氧气和水的物种。

而且，除了将行星地球化以外，也许还有另外的选择，就是太空居民点的设计方案，即在太空建立一系列人造殖民地。

这些殖民地可以在当地的行星采集资源，并可以在多个轨道上建立。

比较著名的设计有伯纳尔球体（Bernal sphere）、斯坦福环面（Stanford torus）等。

伯纳德球体的构想图。一些科学家认为，人类在外太空建立容纳上千万人口的城市也许要比地球化行星更为容易。
图片来源：Wikipedia

对于人类未来的探索，悲观或者乐观都未免短视。

这是一场充满挑战的道路，也因此而美好。

可以肯定的是，未来的人一定比今天的人掌握更多的知识，拥有更加先进的技术。他们也会想出和今天的我们截然不同的一些方案来。

不管成败与否，火星殖民等探索都将是一件改变人类历史的事。那些为此而出现的技术很可能会被民用化，改善我们的生活。

那些宇宙的探索者，不只在征服太空，更在服务于地球上的每一个人，以及每一个人的未来。

正如宇宙学家马丁·里斯（Martin Rees）在《关于未来：人类的前景》（On the Future: Prospects for Humanity）中所写：

「我们（以及我们在地球上的后代）应该为勇敢的太空冒险者加油打气，因为他们将在带领后人类未来和确定二十二世纪及以后发生的事情方面发挥关键作用。」

火星殖民会不会在我们这代人中实现还未可知，可在世界上，仍有一群人坚持仰望星空，这或许就是人类文明能够不断延伸、延续至此的原因。