人类登陆火星需要什么？

火星一直对人类有着特殊的魅力。它在夜空中的淡红色与战争和破坏有着强烈的联系，而天文学家长期以来一直在推测那里可能存在生命的可能性，要么是现在，要么是过去的某个时候。从地球上的望远镜观察，它的特征引发了各种各样的关于这颗行星以及人类可能在那里遇到什么的猜测。

在20世纪60年代的太空竞赛中，苏联和美国都将火星作为早期的探索目标。1963年6月，苏联的着陆器第一次登上火星，但他们的举动几乎没有获得科学回报。美国首个飞越火星的探测器拍摄的照片显示，火星表面坑坑洼洼，酷似月球，粉碎了许多人对火星上可能存在智能生命的希望。随后的任务集中在寻找水，这是地球上生命存在的一个关键要素，作为一个可能的指标，表明地球上可能已经进化出了简单的生命。

现在，许多国家都宣布他们打算在未来进行人类的火星探险。虽然在我们最终看到太空探险者行走在这颗红色星球上可能还需要许多年，但大多数科学家现在预计这样的探险最终会实现。

把人类送到火星是一个重大的挑战，但它仍然是一个潜在的非常有益的成就。所需要的只是一个航天国家或国家联盟作出政治决定，花费完成这项任务所需的资源。到目前为止制定的大多数计划都太大、太复杂、太昂贵，难以实施。然而，一些研究建议精简操作，预算可能在大约2500亿美元之内，这大约是国际空间站建造和维护的成本。这一计划最早可能在本世纪30年代付诸实施。

例如，一项“以土地为生”的提议，使用火星上的资源，可能会大大简化勘探计划。第一批到达火星的人类很可能从火星环境中提取燃料和消耗品。这样的任务需要两年多的时间才能飞到火星，在火星表面工作，然后返回地球。到达火星需要一辆车，一个带有科学实验室和栖息地的着陆器，一个在地表发电的发电厂，一个有能力生产推进剂的工厂，最重要的一点是有一个离开火星返回地球的工具。

火星上的燃料可以从主要由二氧化碳组成的当地大气中制造出来。这些气体将被泵入制造厂的反应室，在那里与液态氢混合并加热。19世纪，法国化学家保罗·萨巴蒂尔(Paul Sabatier, 1854-1941)发现了这种合成过程，产生甲烷和水。这些甲烷将通过一个低温冷却器被泵出，冷却后会变成液态，可以储存起来用作火箭燃料。产生的水可以被泵入电解装置，电极将其分离成氢和氧。

到达后，人类需要部署一个可充气的温室来种植食物。使用自动漫火星车，宇航员可以开始探索周围的地形。他们将在栖息地模块中建立的小实验室中收集岩石样本进行分析。他们也可以钻到火星的地下，寻找水和任何可能存在的地下生命。他们甚至可以寻找化石，并试图证实火星轨道卫星探测到的更多自然资源的存在。一旦他们在火星上停留的时间结束，他们将进行110天的返回地球之旅。

实施这样一个任务所面临的技术问题是相当大的。宇航员将会受到两种类型的辐射：来自星系的辐射以及太阳耀斑发出的辐射。快速的过境时间是抵御银河系辐射的最佳保障，就像火星上的大气层一样。另一方面，太阳耀斑可能是致命的，尤其是在没有保护的太空里。工程师们可能会选择用水来保护宇航员，使用一个圆形的水箱，宇航员们可以躲到里面，直到太阳风暴消退。

在搭载宇航员前往火星的宇宙飞船上，可能还需要维持一定的人工重力，以帮助减少长时间暴露在低重力环境中的生物医学问题。这可以通过使用旋转工具来创造人造重力来实现。

大多数科学和技术挑战可以通过充足的资金来克服。人类火星任务的主要障碍仍然是成本。2017年，美国政府宣布，将打算重新引导美国宇航局(NASA)重返月球，并在人类登陆火星之前建立一个月球基地。这可能会推动火星登陆在未来10年或更长时间实现，也可能会激励其他各国在国家或国际火星任务中发挥领导作用。在本世纪30年代将人类送上火星是可以实现的，但前提是我们愿意花足够的钱克服所有的障碍。