美國國家地理《火星：我們在紅色星球上的未來》導(dǎo)讀

火星：我們在紅色星球上的未來

李漢成、徐蒙、尹倩青[1]/文

人類作為地球孕育出來的智慧生物，其視野卻從未局限于地球。數(shù)千年以來，我們一直保持著對天象的好奇，探索之路也從古時的天文歷法，發(fā)展到今天的登月探火�；鹦桥c太陽的距離排行第四，比地球稍遠(yuǎn)，屬類地行星擁有主要由硅酸鹽巖石構(gòu)成的殼幔；全球性沙塵暴使得多種鐵氧化物遍布火星表面，在陽光的照耀之下呈現(xiàn)出橘紅色調(diào)，因此它也常被稱作紅色星球。然而它絕非是以藍(lán)色星球而著稱的地球的紅色翻版：如今的火星表面沒有液態(tài)海洋，大氣稀薄缺氧，溫度低下且晝夜懸殊，充滿致命的空間輻射，目前尚無生命存在（過）的確鑿證據(jù)……這一切特征都表明它并非一個如同地球一般的宜居星球，但這些并不妨礙它成為新時代的明星各國爭相規(guī)劃火星探測項目，大眾積極報名火星殖民計劃。浩瀚宇宙，我們?yōu)楹螌�火星青睞有加呢？首先，太陽系外的類地行星與地球的距離動輒以光年計量（近的比鄰星b距離地球4.22光年），人類短期內(nèi)無法企及；其次，太陽系內(nèi)的類地行星除了地球和火星之外，本還有水星和金星，但它們表面溫度可達四百多攝氏度，過于。相比之下，只有火星的條件和資源更易于讓人類進行改造，實現(xiàn)殖民并自給自足。由此，我們視火星為人類未來可能的第二家園，并期望在探索過程中發(fā)展科學(xué)和技術(shù)。那么，我們真的準(zhǔn)備好去改造這顆紅色星球了嗎？

為了探索這一答案，美國國家地理頻道推出硬科幻劇情式紀(jì)錄片《火星時代》（Mars），大受好評。紀(jì)錄片以現(xiàn)在和未來兩條線穿插講述人類對火星的認(rèn)知和追求，探討了人類未來殖民火星在技術(shù)、生理、心理、精神、社會等多個層面上的可行性�，F(xiàn)在線為訪談紀(jì)錄，以火星領(lǐng)域?qū)＜业囊暯墙庾x人類為著陸火星所開展的各項研究工作；未來線為科幻劇情，基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖聦嵰罁?jù)和合理的科學(xué)猜想，刻畫出2033年人類首次載人火星任務(wù)著陸并探索火星的歷程。

與此同時，美國知名太空記者倫納德·戴維與美國國家地理頻道聯(lián)合專程打造了該紀(jì)錄片的伴侶書《火星：我們在紅色星球上的未來》（Mars: Our Future on the Red Planet），詳細(xì)地描述了紀(jì)錄片背后的科學(xué)支撐和現(xiàn)實故事。該書收錄了美國宇航局（NASA）一手授權(quán)的近三百幅高清彩圖，包含大量真實的火星探測照片，以及大量關(guān)于火星的科學(xué)知識；同時，本書以英雄系列傳記的形式，采訪了諸多科學(xué)家、工程師、航天員等人，以他們的親身經(jīng)歷，展現(xiàn)人類為殖民火星所作出的不懈努力。本書堪稱是一本精彩的關(guān)于火星殖民的百科全書。全書共6章，框架與紀(jì)錄片劇集一一對應(yīng)，各有側(cè)重，能使閱讀與觀看的體驗和效果相得益彰。

該書英文原版由美國國家地理出版后，中文簡體版由現(xiàn)代出版社引進，經(jīng)專業(yè)人員翻譯，于近日出版。

《火星：我們在紅色星球上的未來》封面

為了更好地讀懂本書，了解火星，了解我們在紅色星球上的未來，不妨對本書分章節(jié)拆解：

• 人類的一大步：

我們會永遠(yuǎn)記得上一個被稱為人類的一大步的事件，是1969年7月21日阿姆斯特朗在月球上留下了人類的個腳印。而到了本世紀(jì)，我們將第二個人類的一大步瞄準(zhǔn)火星次把人類腳印印在火星表面。然而登陸火星要比登陸月球艱險太多�；鹦请m然是地球的鄰居，但不同的軌道運動使得兩者之間的距離不斷變化，近則5400萬公里，遠(yuǎn)則4.01億公里。地球上的任務(wù)飛行器，必須找準(zhǔn)兩年一遇的時間窗口發(fā)射，設(shè)計精確的軌道路線，方可抵達火星。其間有太多意外的可能會使它偏離軌道，再難定位，例如姿態(tài)失衡而脫軌墜毀、磁暴、日冕物質(zhì)拋射，甚至一顆流浪的小行星。在進入火星軌道后，要找準(zhǔn)時機進行著陸，該過程包含一系列復(fù)雜的減速技術(shù)，所以短短的幾分鐘，卻直接決定了著陸器的生死。整個過程可謂險象迭生，在技術(shù)十分成熟之前，人類將一直處于無人探測試驗階段，因此第二個人類的一大步還有很多路要走。《人類的一大步》主要以美國好奇號火星項目為例，展示了從地球發(fā)射到登陸火星的各種挑戰(zhàn)。

• 火星上的思想：

當(dāng)提及殖民火星的困難之處時，我們或許會聚焦于技術(shù)方面。而事實上，人類本身也是極為重要的一環(huán)。當(dāng)人類在一顆新行星上構(gòu)筑家園時，除身體上的挑戰(zhàn)之外，也充滿了精神和情感上的壓力；他們不僅需要克服個人壓力，也要保障群居的社會和諧。為了研究人類在火星上的身心表現(xiàn)和所思所想，科學(xué)家們在地球上開展了大量實驗，尋找偏遠(yuǎn)、與世隔絕的地區(qū)，派遣機組模擬各類火星任務(wù)；同時也利用國際空間站進行了若干試驗�？茖W(xué)家們希望從這些試驗中學(xué)會如何讓機組成員們保持健康、活力和理智。當(dāng)然，地球上的地點并不能完美再現(xiàn)火星上所有可能發(fā)生的情形，但任何對任務(wù)保障性的研究都能帶來幫助�！痘鹦巧系乃枷搿方榻B了地球上的各種火星模擬站和國際空間站的相關(guān)研究。

• 基地：

前文提到火星并非一個宜居的星球，所以在火上建造的基地必須滿足一些特別的要求，以應(yīng)對巨大的溫度波動、極度匱乏的水資源和持續(xù)輻射等惡劣條件造成的死亡威脅。此外，要使用多種多樣的機器人來擴展基地附近之外的探測；發(fā)掘和利用火星上的豐富資源，實現(xiàn)自給自足，使得衣食住行得到充分保障�！痘�地》從簡易機器人到航天服，從各式先進的居住地設(shè)計到溫室植物培育等方面，闡述人類對于火星基地的構(gòu)想。

• 生命的跡象：

試想一下，在遙遠(yuǎn)的古代火星的微生物搭乘小行星或流星體隕落至地球，在地球播種生命，真若如此我們都是火星人。即便這樣的假說難以得到證實，在火星尋找生命也面臨許多挑戰(zhàn)，但每一項火星計劃的核心都是這樣一個問題：火星上存在或者曾經(jīng)存在過生命嗎？火星土壤中含有高氯酸鹽，具有毒性，一方面給人類旅居帶來安全風(fēng)險，另一方面也對火星上潛在的微生物構(gòu)成威脅。此外，液態(tài)水資源是生命存續(xù)的一個必要因素，因此在火星尋找液態(tài)水資源，無論是地表還是地下，都是問題的關(guān)鍵。終，人們想在火星自給自足就需要把火星變綠種植植物，循環(huán)利用居住地的空氣和水，以及提供新鮮的食品來源等�！渡�命的跡象》介紹了科學(xué)家在火星尋找生命的努力，包括在火星表面的各種探索任務(wù)，以及在地球進行火星條件下的微生物學(xué)、植物學(xué)模擬實驗。

• 全球視野：

到達火星后，我們就變成了行星際種族�；鹦菍⒊蔀槲覀兂�越國家和民族分歧的地方嗎，抑或?qū)⒊蔀槿祟惏谉峄�競爭的新�?zhàn)場？全世界對探索火星的渴望與日俱增。包括中國、俄羅斯、美國、歐洲、日本、印度、阿拉伯聯(lián)合酋長國等國家和地區(qū)，都在規(guī)劃和開展火星任務(wù)；不同聯(lián)盟之間也展開了合作，致力于向火星發(fā)射航天器，并希望終將人類送上火星；除了國家隊，私營企業(yè)也躍躍欲試，渴望在這個工程中貢獻力量，以及收獲商業(yè)紅利。不過在此之前，很多人認(rèn)為我們應(yīng)該優(yōu)先建造一個月球村來作為深空探測的起點，并驗證推動人類探索太陽系所必需的技術(shù)。令人驚訝的是，即便火星的先遣部隊可能僅有一張前往火星的單程票，但似乎從不缺乏雄心勃勃的火星航天員，各類火星載人計劃的踴躍的報名單就是一份檢驗人類勇氣的答卷�！度�球視野》以各國的火星計劃為切入點，介紹火星任務(wù)背后的全球化、政治化和商業(yè)化等問題。

• 著陸火星：

在火星上出生的孩子將不識得其他的景致，也不了解其他的生活方式。他們將面對截然不同的挑戰(zhàn)，然而人類的天性卻將永遠(yuǎn)存在。人類想要成為真正的火星人，就必須在那里登陸并建立社區(qū)。首先人類在火星上的健康也必須得到充分地保障，其次我們需要將火星地球化，將其改造成一顆宜居星球，能夠維持地球生命的存續(xù)和發(fā)展。那么我們需要怎樣完成對火星的地球化呢？人類未來在火星上的服裝、住宅、城市和公園會是什么樣的呢？《著陸火星》介紹的就是相關(guān)的一些初步設(shè)想。

由此可見，雄心勃勃的未來火星殖民計劃，充滿了對人類智力和勇氣的各項挑站；而想要達成這一宏偉目標(biāo)，需要全人類共同不懈努力。我國作為航天強國，也在貢獻強勁的力量。我國在火星探測方面起步較晚，但發(fā)展十分迅速。2020年7月23日，我國自主發(fā)射天問一號探測器；經(jīng)過六個半月的精確控軌，天問一號于2021年2月10日制動進入環(huán)火軌道；再經(jīng)過三月余的準(zhǔn)備工作，天問一號攜帶的著陸巡視組合體（著陸平臺和祝融號火星車），終于2021年5月15日平穩(wěn)著陸在火星北半球的烏托邦平原區(qū)域，將對火星展開為期90個火星日的科學(xué)考察。該任務(wù)的成功是我國航天史上新的里程碑，標(biāo)志著我國成為繼美國之后第二個成功著陸火星的國家。

為慶祝我國這一歷史時刻，致敬航天英雄，現(xiàn)代出版社出版《火星：我們在紅色星球上的未來》，可以使我們了解火星探測背后復(fù)雜的多學(xué)科知識，并窺見世界是如何在競爭與合作之中，不斷向殖民火星的目標(biāo)靠近。正如該紀(jì)錄片制片人、好萊塢著名導(dǎo)演羅恩·霍華德在前言中所述：這根本就不是一部科幻小說，這是真正的科學(xué)……要讓 50 年后的人們感到驚訝，因為我們清楚地意識到，在人類層面和科學(xué)層面上，去往火星并創(chuàng)造新的文明需要什么。本書將給讀者帶來關(guān)于火星的豐富知識，啟發(fā)思考，并激勵他們成為下一代先驅(qū)者。

[1] 李漢成，天體物理博士，畢業(yè)于中國科學(xué)院高能物理研究所，現(xiàn)于國外從事博士后研究；徐蒙，行星科學(xué)博士，天文航天科普博主；尹倩青，理學(xué)博士，畢業(yè)于中國科學(xué)院高能物理研究所，研究方向為粒子天體物理。三人為本書譯者。