作者|Ethan Siegel
自從人類(lèi)第一次能夠?qū)x器設(shè)備發(fā)射上天開(kāi)始，到后來(lái)人類(lèi)自己親自涉足太空，人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想就是殖民其他星球。
雖然水星、金星和所有氣態(tài)巨行星都不適宜人類(lèi)居住，但是火星在很多方面都看似與地球并無(wú)太大差別。
當(dāng)然，火星的質(zhì)量更小，產(chǎn)生的地心引力也更小，其大氣層也要稀薄得多。其地表沒(méi)有液態(tài)水——至少據(jù)我們目前所知是沒(méi)有，因此其地表也沒(méi)有生命跡象。
我們不能呼吸火星的空氣，并且也沒(méi)有磁場(chǎng)保護(hù)我們免受充斥星際空間的宇宙射線和太陽(yáng)發(fā)出的致癌輻射的危害。
但是火星與地球有很多相同之處，包括與地球極地地區(qū)相同的溫度范圍、一天大約是24小時(shí)、極地被冰層覆蓋以及與地球大致接近的軸傾角。
通過(guò)我們發(fā)射的登陸器和探測(cè)車(chē)，我們發(fā)現(xiàn)這里的地形與地球上的大沙漠并無(wú)異處。
但是地球和太陽(yáng)系中的這顆“最像地球的行星”間有一個(gè)最大的差別。
尤其當(dāng)我們的目標(biāo)是讓人類(lèi)殖民這顆紅色星球時(shí)，我們還需要克服一些重大障礙。
我們并不是說(shuō)要使火星地球化，畢竟這是一個(gè)至少需要延續(xù)幾個(gè)世紀(jì)的大工程，只是簡(jiǎn)單地讓人類(lèi)登陸火星，就需要克服生存的巨大的挑戰(zhàn)。
以下是一些我們需要弄清楚的障礙，但是目前尚未進(jìn)行測(cè)試的可行性解決辦法，排名不分先后：
成功發(fā)射從地球到火星的重型運(yùn)載飛行器的方式。
在通往火星的漫長(zhǎng)旅途中（以及一旦我們登陸火星時(shí)），所需要的預(yù)防由宇宙和太陽(yáng)輻射引發(fā)的災(zāi)難性疾病的防護(hù)措施，而在地球上我們受到磁場(chǎng)和大氣層的保護(hù)。
一種不會(huì)導(dǎo)致登陸器燒毀并避免以過(guò)快速度通過(guò)大氣層的方法。
一種適用于任何敏感載荷（如載人）的柔性登陸方法。
封閉的居住環(huán)境，能夠完全地隔絕火星上的致命因素。
有足夠的資源保證登陸生物能夠自我維持（或者獲得不間斷的供給）。
讓我們逐一對(duì)以上各點(diǎn)進(jìn)行分析，了解如今所取得的進(jìn)展，以及為了解決這些問(wèn)題需要改進(jìn)的地方。
我們對(duì)于向太空中發(fā)射重型航天器并不陌生，但是將吉普車(chē)大小的探險(xiǎn)車(chē)，如“好奇號(hào)”火星車(chē)以及搭載人類(lèi)以及所有生存相關(guān)的裝備，運(yùn)上太空還是有很大差別的。
曾成功將“阿波羅”宇航員運(yùn)送到月球的“土星5號(hào)”運(yùn)載火箭，能夠搭載300,000磅的負(fù)重，進(jìn)入近地軌道（稍小于到月球的距離的一半），但負(fù)責(zé)發(fā)射的火箭自重高達(dá)650萬(wàn)磅（每次發(fā)射的成本為32億美元）。
雖然我們現(xiàn)在仍然能夠造出這種火箭，但是到目前為止火星發(fā)射任務(wù)用過(guò)的最大載荷還不到“土星5號(hào)”運(yùn)載能力的一成。
輻射是個(gè)很大且恐怖的問(wèn)題。
大多數(shù)航天局（包括美國(guó)宇航局、歐洲航天局和俄羅斯聯(lián)邦航天局）規(guī)定一位宇航員所受輻射的最大限度為1西弗，這聽(tīng)起來(lái)可能不算什么，但要知道一般的輻射都是以微西弗為計(jì)量單位的。
超出地球的范艾倫輻射帶的保護(hù)，每天的輻射劑量不超過(guò)2微西弗；通常抵達(dá)火星需要七個(gè)月的時(shí)間。而抵達(dá)火星表面后（與在行星際空間相反）情況會(huì)略有改善，每年的輻射劑量為132微西弗。
若想將輻射劑量降低至和在地球上一致，那么你就需要大約5米（16英尺）厚的泥土保護(hù)層。
雖然不是做不到，但是也并不容易。
安全穿越火星大氣層中很困難，但是實(shí)現(xiàn)大載荷柔性著陸才是真正艱巨的任務(wù)。
事實(shí)上這兩點(diǎn)是相互矛盾的：為了降低著陸速度，攜帶的阻速裝備越多，如降落傘之類(lèi)，就越容易受到火星上大風(fēng)影響，發(fā)生的偏航也會(huì)越嚴(yán)重！
這是所有曾經(jīng)嘗試圖登陸火星的航天器都遇到的一個(gè)大難題；一半以上的航天器沒(méi)能成功著陸及部署，而這兩點(diǎn)是主要元兇。
“好奇號(hào)”火星車(chē)取得了很大的成功，可盡管如此，其重量也僅為900磅。
若要使得10倍重量的載荷成功著陸需要開(kāi)發(fā)出一種前所未有的技術(shù)，而且具有很大的風(fēng)險(xiǎn)。
搭載宇航員啟動(dòng)登陸減速火箭可能會(huì)是一個(gè)辦法，但是火星上有很急的強(qiáng)風(fēng)——地表附近的風(fēng)速超過(guò)每小時(shí)100公里——這也使得此項(xiàng)任務(wù)更具挑戰(zhàn)性。
如何在火星上建立一個(gè)封閉的、自我供給的“生物圈”呢？
我們?cè)?0世紀(jì)90年代末期在地球上做過(guò)嘗試——生物圈2號(hào)——最終完全失敗。不僅在于參與人員無(wú)法種植足夠的食物，做到自給自足，也不僅在他們需要從外界獲得補(bǔ)給，滿(mǎn)足基本生存需要，最根本的在于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)連與外界環(huán)境完全隔絕都沒(méi)有做到！
一開(kāi)始他們帶了八個(gè)品種的螞蟻進(jìn)入實(shí)驗(yàn)區(qū)，但是過(guò)了幾個(gè)月，這些螞蟻就全都消失了，取而代之的是亞利桑那沙漠本土的螞蟻種群——打敗了其他的螞蟻，趕走了外來(lái)螞蟻種群。
如果螞蟻都可以進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)區(qū)，那么我們帶進(jìn)去的所有物種也都能跑出去，而打造一個(gè)穩(wěn)定、密閉的內(nèi)部大氣環(huán)境是絕對(duì)必須的。至今為止，我們?nèi)圆荒芸朔@個(gè)困難。
最后，直到（或除非）我們解決如何在火星上建造一個(gè)自給自足的環(huán)境，我們?nèi)孕枰ㄆ趯?duì)登陸的人類(lèi)進(jìn)行補(bǔ)給。
也就是說(shuō)為這里的人們運(yùn)送食物、水和其他必要資源/物資。這也是個(gè)極大的挑戰(zhàn)——火星和地球間的距離恰好需要780天的航行——也就是說(shuō)我們需要很大的載重負(fù)荷，還需要安全緩慢地降落在火星上，并且精準(zhǔn)地著陸在火星探險(xiǎn)者能夠到達(dá)的地點(diǎn)。
以目前的技術(shù)，這些困難沒(méi)有什么是不能克服的，但前提是進(jìn)行大量的研究，并投入人力物力和時(shí)間，以及不間斷的資金支持。
粗略地估計(jì)10年的時(shí)間需要500至1,500億美元的投資，才能使人類(lèi)登上火星，但是要確保這些資金僅用于此項(xiàng)任務(wù)。
這期間不能受到任何威脅，不能耽誤也不能間斷。
如果做到這一點(diǎn)，那么我們就能夠登陸火星，若不能……那么在未來(lái)的日子，就連《火星救援》（The Martian）這樣的故事也只能是科幻情節(jié)，而非科學(xué)，除非我們能夠團(tuán)結(jié)一致，籌得足夠的資金。
