嗨!火星我们来了

事迹。在“感动地球”的年度评选上，航天员和机器人全部当选，被人传颂。

他们获得再多的荣誉都是无愧的。为了建设基地，他们一会儿变成勘测人员，勘测场地；一会儿变成建筑工，清理场地，搭建房屋。聪明的他们还想到“就地取材”，直接利用火星上的可用资源，以节省从地球运输的费用。

厂房最先建好了，他们开始安装设备，再进行调试。与此同时，地球人在紧锣密鼓地忙碌一件大事：从地球上向火星发射通信卫星。

为什么要发射这颗卫星呢？因为这颗卫星将和地面深空网，共同组成登陆火星专用互联网系统，来保证火星拓荒者在任何地点都能保持与地球的通信联系，及时解决面临的困难和问题。这颗卫星将会停留在基地上空火星静止轨道的相应位置上。

八年时间转眼过去了，航天员一批批飞往火星，和机器人建成了第一个火星永久基地。基地虽然简陋，可也是拓荒者们的家，从生活到工作，各种设施都考虑得很周全。他们在那儿可以吃到蔬菜水果肉类，能随时和地球保持联系，没有变成距离地球2亿多千米的“火星孤儿”。

想念地球的家了，航天员们还可以轮换着飞回来，和亲人团聚。

而去不了火星的人们，则可以在地球上最火的“火星”电视频道，看到关于火星的一切，比如在火星基地上，人们仰望天空，会惊奇地发现空中有两亇“月亮”，它们就是火星的两个卫星：火卫一和火卫二。

这俩“月亮”是美国人阿•霍尔在1877年发现的。不过，由于它们很小，所以看起来比月球小得多。火卫一还没有地球上看到的月球一半大，而火卫二只能看见一个小圆。

你知道吗？火星入侵和《宇宙战争》

人们对“火星人”一直有很多猜测。有的科幻小说就描写了他们入侵地球，所向披靡，人类简直无法阻挡的情景。最典型的是著名科幻作家威尔士的《宇宙战争》，此书被改编成广播剧在电台播出后，许多听众信以为真，认为火星怪物已在美国登陆，杀戮无数，以致造成无数人惊慌失措。

3、基地上的冶炼业

人类在火星建立基地后，接下来最重要的工作是什么呢？

那就是挖矿。

因为人类面临的最迫切的问题之一就是资源枯竭，石油和煤炭越用越少了，其他矿物资源也到了快枯竭的地步。将来如果有一天，这些资源都没有了，电没有了，汽车没有了，地球上的生活简直无法想象。生活在现代社会的我们，再也回不到古代刀耕火种的时代了。正缘于此，现在人类一方面大力开发核能、太阳能、风能和生物能的利用，一方面设法开发利用太空资源，首当其冲的是月球和小行星，同时考虑向火星移民。

看看火星上的资源都有啥？氧化硅、氧化铁、氧化镁、三氧化硫……，还有一些稀有元素。

你知道火星表面为什么是茶红色的吗？就是因为火星表面土壤中氧化铁和铁矾土的含量很高，使得火星表面呈现茶红色。

等人类在火星上建立基地后，经航天员的实地勘测，肯定还会发现更多矿物呢。这时候，火星开荒者们又变成了冶炼工人，开始冶炼制造，兴办实业，机器人自然成了干活的主力，地球上会源源不断运去会冶炼的机器人。当然，这两种火星飞机也可以作为两个火星基地之间运人送货的交通工具使用。如果

从地球运去火车？那样的话，还要考虑建造路轨，非常不便。所以火星上有可能建立航空工厂，制造适宜火星大气的飞机。

这种飞机可分为两种：

第一种是巡航机，从基地机场起飞，以每小时数百千米的速度在距离火星表面约10千米的高度上飞行，可以对火星的大气、磁场、重力、地质、火山等进行巡视探测，完成任务后再返回基地机场。当开发火星的规模扩大了，有了第二基地，也可降落在新基地的机场。

第二种是直升机，能够把人送到预定地点进行小范围考察，或者向火星表面放置气象站、震动仪等固定设备，组成探测网。

当然，这两种火星飞机也可以作为两个火星基地之间运人送货的交通工具使用。如果火星基地制造飞机有困难，也可从地球运送部件到火星，再在火星基地的工厂里将其组装起来，经过试飞后投入使用。

小贴士

火星上的资源

火星含有多种元素，其重量百分数为：硅，占20％；铁，占12％；镁，占5％；钙/，占4％；铝，占3％；硫，占3％；氯，占0.7％；钛，占0.5％；钾，占0.2％。还有4种稀有元素铷、锶、钇、锆，它们的含量仅为百万分之几。

4、火星上的天文台能发现外星人？火星玫瑰……

火星上的大气很稀薄，没有穿着地球妈妈的浓厚大气层“外套”——这件厚外套挡住了来自宇宙的一些射线、烧毁了小型陨石等。稀薄的大气使得各种来自遥远太空的宇宙射线和太阳系的不速之客能较容易地到达火星，因此在火星基地上建立天文台，能对太阳系、银河系以至宇宙深空进行更清晰的观测，发现和揭示更多的宇宙奥秘，从而加速天文学的前进步伐，更快地找到太阳系外类地行星和地外文明。

到那时，如果人类掌握了光子火箭技术，一些科幻小说描写的场景有可能变成现实：“火星”频道的观众请注意！现在正直播人类和织女星的行星人首次会面！……

既然火星上有水和大气，温度也适合存活生命，火星拓荒者们会像凡尔纳科幻小说《神秘岛》里的人们那样，辛勤地开垦荒田，把地球带去的植物种子播撒下去。首先种下去的多半是粮食和蔬菜，等待丰收的时候，就会解决每天的吃饭问题。

相信那时候地球上的植物学家们会忙坏了：地球上的玉米怎么样才能在火星上种植？茄子种子能不能带到火星上开花结果？火星上的植物要是搬到地球，还会生长吗？

想象一下吧：每年的情人节来临的时候，送给恋人最珍贵的礼物，也许是人间稀世之宝的火星玫瑰！

火星上的植物试种成功后，拓荒者们会再接再厉，不断扩大试种范围，让多种多样的植物在火星上开花结果，繁衍后代。大量的植被将会改变土壤，植被还会释放大量氧气，渐渐地，火星的环境将会变得像地球那样舒适，为人类向火星移民创造条件。人类期盼着经过多代移民的创造性劳动，火星这个荒凉的星球会变成绿水青山，到处是丰收景象的美丽家园。

未来的火星，还能成为星级旅行的重要中转站。由于火星引力仅为地球引力的38％，所以从火星表面发射载人航天器到其他星球的成本要低得多。同时，把火星上的水分解成氢气和氧气后，可以冷冻成液氢和液氧，成为运载火箭的燃料。由此可见，火星永久基地也可扩建为开展宇宙航行的中途站。

当然，这也有利于开展火星旅游观光活动，并形成一种新的产业。到那个时候，火星上将竖立起巍峨的火箭发射塔和成套的厂房设施，还有测控网、着陆场等缺一不可的系统工程，火星表面将会出现越来越热闹的繁忙景象。

二、前往火星的艰难之路

等到火星基地建好了，你是否愿意移居火星，成为火星居民？或者，办个火星护照，到火星去旅游，经历一番“俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽日月”的享受？

好了，刚才我们说的那么热闹，可实际上，就现有科技水平来说，人类登陆火星还是比较困难的事儿，建立火星基地就更是此后的事情了。

难道我们刚才说的都是科幻大片里的故事吗？当然不是，科学家们预测，人类在20年后就可能登陆火星。目前已经开始进行这方面的准备工作。

1、要到火星？太难太难……

那为什么不是现在登陆火星呢？因为现在还有很多难题没有解决。

一是飞行动力的问题。火星距离地球很遥远，从地球飞到那里需要半年多的时间。漫漫长路，载人飞船和货运飞船又较庞大，除发射升空需要强大运载动力外，还需为飞船长途航行提供可靠的动力。同时，着陆火星后还要解决能源需求问题。对于后面这个向题，目前的办法是利用太阳能电池板，但其稳定性仍令人担忧，尚需考虑使用核能装置。2012年8月初着陆火星的“好奇”号火星车就采用核燃料钚提供行走和工作所需的能量。

二是人身保护和空气、饮食品供应问题。航天员在乘船飞往火星过程中，太阳风暴和宇宙射线风暴常会持续数日之久，会对身体健康造成损害。而人类目前还不能发布准确及时的太空天气预报，各种防护太阳风暴和射线的设备也比较落后。

还有，在火星之旅和到达火星后，航天员呼吸用的氧气、饮水和食品的供应问题尚待完善解决。

三是火星环境对人体的挑战。飞往火星途中，航天员长期处于微重力状态，会出现肌肉松弛或骨质变轻等太空综合症，而能活动的空间又很小，使这一问题更加严峻。到达火星后，平均为-23℃的温度、昼夜温差远大于地球以及大气稀薄而干燥的环境，引力仅为地球的三分之一的条件，也是对人体的挑战和考验。

四是着陆火星和实时联系问题。登临火星时载人飞船要经历离轨、过渡、进入大气层和软着陆四个阶段，尽管时间不长，但危险性很大。由于地球与火星距离遥远，无线电信号单程传输需要10多分钟，一旦在火星发生意外，航天员要依靠飞船的自动控制设备，以及自己的知识、经验来解决，不能获得地球控制中心的及时帮助。如果自己不能独立解决，后果不堪设想。

你知道吗？人类的火星探测器有哪些？

你知道吗？从1960年到2011年，人类共向火星发射了41个探测器，只有19个成功，1个正在飞往火星，成功率还不到50%。2011年11月9日，我国第一个火星探测器“萤火一号”与俄罗斯的“火卫一土壤样品返回”空间飞行器一道，从哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心发射升空。遗撼的是，变轨计划失败，未能飞向火星，致使我国“借船出海”的探测火星尝试以失败而告终。

2、飞往火星的“拦路虎”

上面说了人类登陆火星要解决的问题，其中，最最迫切要解决的问题有哪些呢？

首先是发射难题。鉴于在火星上制造氧气和火箭燃料尚无直接经验，载人飞船必须携带往返飞行和滞留火星期间所需的全部物资，因而载人飞船会非常重。这样一来，如果是从地面直接发射，需要研制比发射阿波罗载人登月飞船的土星5号火箭推力还要大的运载火箭；如果是送到国际空间站上组装后发射，15年后国际空间站业已报废，需要建设新的大型空间站和运送部件的航天器；如果是从月球上发射，需要在2015年或2020年开始建设月球基地，使其能够承担组装和发射飞船的任务。以上几种技术途径，无论选择哪一种，其工作艰巨性都是空前的。

有鉴于此，美国准备使用新研制的“猎户座”乘员探索飞行器载人飞往火星。这种航天器采用在近地轨道与动力装置先组装后发射的方案，还是相对简易和比较可行的。

其次是载人飞船安全着陆难题。飞船着陆舱从离轨到登陆火星过程中，由于不能由地面指挥中心进行实时控制，也不能像“勇气”号那样接触地面后靠气囊缓冲多次弹跳，故而要求自动控制装置工作必须绝对可靠，降落伞面积要足够大，制动火箭性能非常稳定，还要防止火星风暴的干扰。着陆舱拟分下降段和上升段，下降段落地时要有缓冲装置，上升段需要携带升空火箭。航天员完成考察任务后，将乘上升段飞行到轨道上与飞船对接，再返回地球。解决这些难题要比解决无人航天器软着陆火星困难得多。

再次是返回地球难题。飞船从环绕火星轨道转移到奔向地球的霍曼轨道，同样需要把握出发时机，其制导系统和推进系统工作必须稳定可靠。在返回地球飞行过程中，飞船要及时接收地球飞控中心的遥控指令，适时调整姿态并保持正确航向。当飞船进入地球轨道后，要与地球飞控中心相配合，准时释放返回舱。航天员将乘坐返回舱完成从离轨到着陆的回收任务。这就要求返回舱携带的控制和通讯设备、降落伞和制动火箭至少在520天之后，工作性能仍处于良好状态。显而易见，这比对近地轨道载人飞船和登月载人飞船的回收要求更为严格，研制这些设备遇到的问题也更为复杂。

当然，向火星发射载人飞船或货运飞船并不是非要沿着霍曼轨道飞行。只要有足够的发射和推进动力，也可选择相对较短的路径前往，以便更快地到达目的地。美国退休航天员富兰克林•张一迪亚兹就正在研发等离子体火箭。

根据他的设想，可利用核反应堆将氢变为200万摄氏度的等离子体，然后用磁场控制高温等离子体从火箭尾部喷出，从而产生反作用推力。他推算的结果是，装有等离子体火箭的宇宙飞船速度可达每秒55公里，从地球到火星只需要飞行39天的时间。

小贴士

从地球飞往火星的节能通道——霍曼轨道

为了节省推力，载人飞船飞往火星的路线，采用的是初始速度最小的霍曼轨道——因是奥地利科学家霍曼于1925年提出来的，故称霍曼轨道。而采用霍曼轨道，火星发射器每26个月才有一次发射的机会呢。霍曼轨道虽可节约火箭能量，但却因速度小而飞行时间较长，航天器从地球到达火星需要奔驰259天。

2009年6月，美国航宇局和欧空局曾商议合作研发核火箭以便于2016年把生命探测器送上火星。按照当时透露的消息，由美国负责研制固体堆芯式核裂变火箭发动机。这种核动力装置如果研制成功，只能用在货运飞船上。因其核辐射过强，会伤害航天员的身体，故不宜在载人飞船上使用。固体堆芯式核裂变火箭不仅能长期工作，而且秒速可达24.17公里，推动货运飞船抵达火星的时间可缩短到两个月之内。由此可见，航天员永居火星之后，这种核火箭在保证其补给方面将会发挥重要作用。

从目前人类达到的科技水平来看，这些难题都可以逐步解决，关键是需要投入大量资金和众多专家的集智攻关。鉴于此，本世纪30年代地球人上火星的安排，还是比较实际的。

3、标志人类探测火星技术飞跃的“好奇”号

建设火星永久基地，无疑是人类航天史上的空前壮举。即使本世纪30年代人类能够实现登陆火星的愿望，建立火星永久基地还需向后推移一段时间。在此期间，很可能先将建立月球永久基地作为第一站。

那么，人类现在正在做的前期工作有哪些呢？主要是紧锣密鼓地研制和发射火星探测器。美国、俄罗斯和欧空局先后发射火星探测器飞往火星，取得了突出成绩。而刚刚升空不久的美国“好奇”号火星车，更携带着人类的美好希望，奔赴漫漫征程。

总耗资为25亿美元的“好奇”号火星车，又称为“火星科学实验室”着陆探测器。这种新一代火星车的性能更为先进，将是着陆探测火星技术的一次飞跃，同时也为将来的火星采样活动进行探索。“好奇”号火星车 是一个可迅速移动的核动力试验舱，拥有“10大尖端配备，包括：全景摄像机、机械臂末端透镜成像仪、降落阶段照相机、火星样品分析装置、化学和矿物学设备、化学和成像设备、α粒子—X射线光谱仪、中子反照率测量仪、辐射强度评估装置、周边环境监测台。它们组成了火星车最重要的技术部件。火星车上配备着会搜寻有机化合物的装置。在人类开展的火星探测活动中，“好奇”号无疑是迄今最先进的火星探测器。赋予这个探测器的主要使命是，探索火星过去或现在是否存在适宜生命存活的环境，为以后的派人登临火星提供参照。

美国还将于2013年发射“火星大气层与挥发物演变任务”探测器，2016年发射“火星生命科学实验室”，2022年进行火星取样返回，力争让返回式航天器带回第一批火星土壤和岩石样本，供科学家们直接进行分析研究，从中得出应有的结论。接着挑战载人环绕火星探测。俄罗斯、西班牙和芬兰三国则在联合开展一项计划，淮备于2016年在火星表面建立小型气象站，以便从地球上测量火星表面的温度、压力和风速。

4、在地面上进行的飞往火星模拟试验

目前国际上已出现了合作探测火星的趋势。2010年为庆祝国际宇航科学院成立50周年在华盛顿召开的26国航天首脑会议,就发出了这一信号。这次峰会就有中国航天科技集团的代表团参加。会议取得的共识之一就是载人共探火星，只有通过国际合作来实现。时任俄罗斯联邦航天局局长的佩尔米诺夫就曾明确表示,26国航天局将在2030年后进行共探火星的飞行活动。

由于派人登陆火星技术难题很多，投资巨大，因此各航天大国之间加强合作的愿望不仅越来越强烈，而且有些试验项目已经付诸行动。最典型的例子当属欧洲与俄罗斯开展的载人火星飞行地面模拟试验。

依照欧俄合作计划，双方原定于2008年末开展火星—500试验，对载人火星飞行进行全方位的地面模拟，但是具体试验时间稍微向后推迟。由欧空局和俄罗斯生物医学问题研究院联合实施的这项试验，分为两个阶段进行。每个阶段都是由挑选出的6名志愿者参加，第一阶段为105天，第二阶段为520天。试验旨在通过测试航天员在长距离太空飞行过程中的生理和心理反应，来研究这种特殊情况对人身心所造成的影响，以便更有针对性地完善预防措施。

模拟任务与真实的航天任务十分类似。试验期间，科学家们一直监测他们在隔绝生活中的心理和身体状况，希望由此能对长期的太空飞行任务所带来的问题有更好的了解。在试验期间，除非因为生病或其他因素迫使某位志愿者离开，否则他们都不能走出太空舱。

可喜的是这6个人都坚持到了最后，没有人出现大的问题。志愿者们在完成模拟任务的同时，还对各种温室食品和冷冻脱水食物等进行了食用试验。2009年7月14日，他们面带微笑地走出了模拟太空舱，身体状况良好。

试验装置内有厨房、几间卧室和几个实验室，其容积都很小，以使参加者磨练心智，减少运动。与此同时，试验过程中还要对水和氧气进行回收和利用，在小型温室中种植蔬菜，以充实食品供应。

2009年3月31日，一个由6人志愿者团队进入位于莫斯科的一个全封闭试验舱，开始为期105天的“登火星”模拟试验。在特别的密封设施内，志愿者们进行了一系列的任务模拟，好像他们正在飞往火星的途中。这些模拟试验包括发射、航行、绕火星运转、在火星表面着陆、长达20分钟的通讯延迟、意料之外的紧急情况以及最终踏上漫长的回程之旅。

第二阶段试验已于2010年6月3日展开，包括中国人王跃在内的6名人员进入同一封闭空间，体验了为期520天的完整火星往返之旅的模拟任务。选择这么长的时间是根据飞往火星和返回地球实际需要而定的，从而使试验更具真实性，同时，这样做也更能有效地监测可能出现的问题和故障，以便尽早采取改进措施，努力做到防患于未然。目前，该实验已于2011年11月4日结束，6名志愿者顺利走出实验舱。

5、人类在火星上发现了什么？

从火星探测器航天器传回地球的照片来看，火星是一个荒芜、寂寞的旷野，布满了沙丘、岩石，气候像沙漠那样干燥，比南极洲还要寒冷。火星南半球表面崎岖，北半球低而平坦。

最引人注目的是位于赤道以南的水手谷，延伸5000多千米，最大宽度和深度分别达500千米和6.5千米，是迄今在太阳系天体上发现的最大峡谷。峡谷两壁十分陡峭，壁上有水流冲刷的痕迹。其中的的奥弗裂谷还出现滑坡现象。

火星大气稀薄干燥，变化莫测，气压仅为地球的0.8%，主要成分是占95%的二氧化碳和占3%的氮，水含量仅占0.03%。火星云层主要成分是二氧化碳凝结成的干冰。火星经常发生比地球上规模还要大的沙尘暴。

早在2004年1月23日，欧空局就发布公告称，“火星快车”上的科学仪器对火星南极地区上空的水蒸气分子进行了分析，确认了该地区存在着水。不过它们不是液态的，而是冰冻水。这些水冰部分裸露在火星表面上，并没有被由二氧化碳凝固成的干冰全部覆盖。

这个探测成果让科学家们非常振奋，因为这是人类经过多年努力之后，终于首次直接在火星表面上发现了水！

从研究分析“火星快车”探测到的数据和拍摄到的照片发现，火星表面有许多被水侵蚀的痕迹，说明过去可能存在大量的液态水。其中蜿蜒的山谷，显然就是由流水“雕刻”而成的。

小贴士：百年星舰计划

2010年10月28日，英国《每日邮报》报道，美国航宇局正在筹划百年星舰计划，准备用载人航天器将4名航天员送上火星，并实现永久性居住。美国《宇宙学期刊》认为：建造百年星舰不仅可以节省经费，而且将是人类迈出宇宙移民的第一步。对此，有专家建议，使用诸如合成和人类基因改造等技术与方法让人类适应火星环境。这些新技术都应当在该项太空任务之前进行，因为让人类适应一个新的星球环境，比改变该星球来适应人类要容易得多，在不久的将来，合成生物学或许可以做到这一点。

2004年12月14日媒体报道，美国“勇气”号火星车在火星“哥伦比亚”山脉区域发现了被称为水信号矿石的针铁矿，和“机遇”号火星车在火星另外一侧发现的黄钾铁矾矿一样，是证明火星确曾有水的强有力证据。科学家指出，这一发现具有格外重要的意义，因为针铁矿仅在有水的环境下生成，无论水是处在气体、液体还是固体的状态。针铁矿是铁的氢氧化合物，属于褐铁矿的主要组成部分。凡是在地球上发现的褐铁矿，其形成的时候就有水的存在。科学研究还表明，地球上的黄钾铁矾矿的形成也离不开有水的环境。

2005年2月23日，美国航宇局马歇尔航天飞行中心理查德•胡佛在一份研究报告中称，地球上新发现的一种约于3万年前进入冰冻状态的生命形态显然一直活着，

因为一旦解冻就开始游动。他说，联想到火星赤道附近有一片巨大的冰海，这个发现可能意味着火星具有同期生命。

2009年3月17日，负责“凤凰”号行动的科学家小组成员尼尔顿•轮诺在一份公报中指出，在“凤凰”号一条支腿上发现的液态水是咸的，这是首次发现并拍摄到地球以外的液态水。他认为，“凤凰”号着陆点、火星北极地区的温度变化和土壤中的盐分可能为液态水的存在创造了条件，高含盐量使液态水未能在着陆点附近的气候条件下结冰。

传回地球的照片显示，其中一些水滴后来有变暗、移动和融合的现象，这些都是液态水的物理证明。这一结论表明火星确实存在含有高氯酸盐的液态水。

2011年8月5日，美国航宇局科学家宣布，根据“火星勘测轨道器”收集的证据，证明火星上有流动的液态水。该探测器依时间顺序拍摄的照片显示，火星南半球中纬度地区的陨石坑出现手指状阴影物体，其形态随着季节的变化而变化，并沿着数条陡坡散开，来到低温地区后随即淡去。对于这种现象，专家们至今能提出的最佳解释就是有盐水流动。也有专家认为，看到的似乎不像是火星上涌现的河流，反倒更像是地下水流动。

在火星上发现水的意义很重大，美国航宇局“表面探索任务”负责人汤姆逊说：“如果科学家在火星上找到了水，在未来20年至30年内，人类就将能登上火星”。“只有在火星上找到了水源，我们才能为火箭补充所需用水”。

现在，“好奇”号火星探测器，带着人类的好奇和憧憬，踏上了飞往火星的漫漫之路。我们期待着“好奇”号不断给地球人带来惊喜，更希望这些惊喜能变成人类不断追求的动力，早日登陆火星，找到地球以外的人类家园！

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