在可预见的未来,人类将无法飞出太阳系。在太阳系中,只有火星是最适合生命的环境,它是我们迁移到其他星球的第一选择。尽管我们探索木卫二、土卫六和太阳系中的其他天体,并寻找太阳系外的系外行星,但这些任务的主要目标是探测这些天体上的生命信息,而不是为人类提供未来的重新定居场所。
根据目前的探测结果,火星上可能存在生命和液态水,这为人类移居火星和开辟新的生活空间提供了希望。人类可以在火星上制造一个温室效应,并在120年后将其转化为太阳系中另一个可居住的星球,为人类移居火星并开辟新的生活空间提供了新的希望。
火星南极的冰水和固体二氧化碳
自从阿波罗17号宇航员最后一次登上月球以来的43年中,载人航天飞行长期以来一直局限于围绕地球的轨道,这种状态必须改变。今天的载人航天飞行在努力突破地球引力的束缚并将人类送上火星方面已经到了一个关键阶段。载人登陆火星不仅需要丰富的知识积累、坚实的技术储备和专业全面的人员,还需要适当的政治气候和公众支持。
截至2013年底,人类已经进行了42次火星探索活动。由于地球和火星的轨道运动不同,火星探测器的发射窗口将每26个月“打开”。自1996年以来,从8个发射窗口发射了11个探测器,并获得了大量的探测数据。除了地球,火星已经成为人类知识水平最高的星球,甚至超过了人类登陆的月球。
火星是美国太阳系探索战略的核心。目前,火星探测的科学战略从早期的全球调查开始,逐渐集中在关键区域的精细探测上。从火星寻找水逐渐转向寻找生命信息。科学界越来越清楚地认识到,当人类面临重大灾难时,火星是最有可能的避风港。在火星上发现了大量的水蚀地貌,如三角洲、冲击扇和沟渠。一些盆地与中国柴达木盆地的干盐湖非常相似,表明火星上曾发育过大型湖泊。2007年发射的凤凰号着陆器直接探测到火星土壤中的水蒸气。这些证据表明,火星土壤,像青藏高原上的永久冻土一样,仍然含有水。
火星上的水已经被证实,那么火星适合生命吗?生命科学研究发现,生命可以在许多极端环境和极端条件下生存。细菌和孢子可以在非常寒冷、干燥、不透气的环境中休眠数百万年,并在环境条件适宜时重新活跃起来。这种休眠的微生物群落可能存在于火星北极的土壤中。科学家还模拟了火星的环境条件,如辐射和地球上昼夜温差。土壤杆菌属的10,000个细菌样本中有6个存活了30天,证明微生物可以在火星上存活很长时间。这也证明了人类改造火星的可能性,即将低级微生物作为先锋生物释放到火星表面,并通过生物作用逐渐改造火星环境,最终使其适合人类生存。
好奇心
在载人登陆火星的技术储备方面,火星探测的成功率越来越高,技术也逐渐成熟。好奇号于2011年发射,有一辆汽车那么大,重达3.6吨。这是一个功能齐全的小实验室。它第一次使用太空起重机技术,通过绳索将漫游者缓慢降落在火星表面。好奇号火星车使用核能发电技术来确保能源供应。这也是世界上第一个没有太阳能电池板的深空探测器。这些新的探索方法、着陆方法和能源供应技术可以推广应用于未来的载人火星任务。
尽管旨在载人重返月球的星座计划已经暂停,但作为该星座计划核心任务的火星货运火箭、载人火箭和猎户座载人飞船的开发并未取消。2009年10月,战神1号火箭成功测试。2014年12月,猎户座载人飞船成功进行了首次环绕地球的试飞。飞船经受住了时速30,000公里的高速再入和2300摄氏度的高温。飞船已经具备了载人登陆月球、小行星和火星的大部分功能。
从公众支持的分析来看,普通美国人也对红色星球非常感兴趣。美国宇航局的火星探索得到了大多数公众意见的支持。在1960年至1975年第一次火星探测高潮期间,前苏联发射的“火星”和“宇宙”系列探测器几乎全部失败。相比之下,美国人有幸在火星探索中获得了高成功率。在21次任务中,17次任务成功,成功率为70%。尤其是新世纪以来,所有的火星任务都取得了成功。作为一个鼓励冒险、创新和探索的移民国家,实现人类首次登陆火星的目标在美国无疑具有强大的吸引力。
从政治环境分析,奥巴马政府的空间政策近年来逐渐明朗,即鼓励和支持民营企业进入空间领域。美国政府今后将继续大力培养私营航天企业的研发能力和技术实力。美国航天局将逐步退出低轨道空间任务和商业发射任务,并将这些任务承包给私营企业,以大大降低轨道飞行器的发射成本,同时激发私营部门的积极性。未来,美国政府将集中精力在月球和更远的地方开发深空探测任务。在这一政策方向的战略转变中,载人登陆火星无疑是其首要目标。
从战略的角度来看,无论是载人重返月球和在星座计划中建设月球基地,还是奥巴马在2010年提出的将一颗小行星捕获成为月球卫星并在小行星上发射载人着陆任务,其目的都是载人登陆火星。区别在于是从月球还是小行星去火星。人类首次登月的实现使美国最终在冷战中击败了它的对手苏联,并在很长一段时间里在空间技术上领先于世界。国际空间站建成后,只有载人火星飞船的目标才能继续把欧洲、日本、加拿大和美国等航天国家聚集在一起,继续在空间领域引领世界。
“火星一号”殖民计划
不难发现,火星已经成为未来人类迁徙的首选目标,对人类具有最强的吸引力。现有的知识储备和技术能力基本满足了载人登陆火星的需要。因此,我们预测,在奥巴马政府的两年任期结束后,新政府可能会对其太空政策进行另一次重大调整。载人登陆火星将成为下届政府的一个重要目标。在国内政治气候、社会环境和财政资源允许的前提下,美国可能在适当的时候宣布载人登陆火星。
人类探索火星的道路将充满挑战,但这种挑战和冒险精神是人类社会蓬勃发展的主要动力。基于我们对科学发展战略的理解,我们不妨大胆预测,人类将在未来20年(2035年之前)首次踏上火星表面。宇航员很可能是美国人或由美国领导的国际合作团队,然后逐步向建立火星前哨站、改造火星环境和向火星迁移的长期目标前进。
作为一个发展中国家,中国必须坚持在深空探测中有所作为、无所作为的原则,坚持聚焦、渐进的指导原则。鉴于载人登陆火星的技术难度极高,中国很难在20年内完全具备载人登陆火星的能力。然而,面对世界载人火星探索的发展趋势,我们必须及早制定火星探索计划,积极做好准备,为探索太阳系的征程做出与我们大国地位相称的贡献。