逐梦火星:我们的红色星球之旅

现在是 2031 年，“阿瑞斯 1 号”计划的6名宇航员成功进入地球轨道。接下来，他们要在地球轨道上对接刚组装完毕的“赫尔墨斯号”飞船。“赫尔墨斯号”看起来像一个小型的国际空间站，但它却有一样国际空间站没有的东西：核动力离子发动机。这种发动机的威力不比化学火箭，不能让宇航员离开地球表面，它只能产生一个微小的加速度……但这个加速度能持续几个月的时间，能将“赫尔墨斯号”送到火星，让它在一年内安全进入火星轨道…… 6 名宇航员转移到小型火星降落载具上，准备直抵火星表面。降落载具进入稀薄的火星大气层后，先是和“联盟号”飞船返回地球时一样，借助一个巨型的减速伞初步减速；然后在与降落方向相反的强力火箭发动机作用下实现进一步减速。我们可以把它看作“阿波罗”飞船登月舱的放大版。“阿瑞斯 1 号”计划中宇航员的降落地点是提前选好的，不是随机降落。降落前，已经有一系列的无人太空任务将宇航员逗留 30 天所需的一切都运到了火星，包括：一个配备了食物、空气和水的加压居住舱，两个火星地表探测器和各种科学仪器。*重要的是，火星上升载具已经在火星表面准备就绪，只等他们抵达火星。火星上升载具就位后一直在不停作业，将氢气和火星大气中的二氧化碳混合，制成飞回“赫尔墨斯号”所需的燃料。…… “阿瑞斯 1 号”计划的宇航员全部安全返回地球，人类的**次火星之旅圆满完成。两年后，“阿瑞斯 2 号”计划也会执行类似的任务。再过两年…… 好吧，也许“阿瑞斯 3 号”计划并不会完全按计划进行。在 安 迪· 韦 尔2014 年 的 小 说《 火 星 救 援》中，“阿瑞斯 3 号”计划就出了点意外。2015 年，雷德利·斯科特根据小说改编的同名电影问世，轰动一时。上面描述的这一场景就来自小说《火星救援》。对韦尔和斯科特来说，《火星救援》是现代社会*激动人心的生存故事。但它真的只是虚构的吗？ 今天，《火星救援》中提到的大部分技术都已经成为现实。20 世纪 60 年代，“土星 5 号”火箭就已经可以把100 多吨的载荷送入近地轨道。和它相比，目前人类正在研发的几个运载火箭也毫不逊色。如今的国际空间站已经是 400 吨量级，可见人类已经有能力在近地轨道上建造大型的空间站，在太空中安全地生活、工作一年或是更长时间。 如果真的要去火星，我们需要的飞船会比电影里由巨型核动力离子发动机驱动的“赫尔墨斯号”简单得多。不过，那毕竟是一部好莱坞大片，“赫尔墨斯号”这般复杂、宏伟自然也是说得过去的。更高的复杂度带来的不单是技术可能性方面的问题，还有不必要的高昂成本和铺张浪费。比方说，航天器可以通过旋转某些部件提供人造重力。但对于一个为期不过一年的任务来说，这是否有必要、是否划算，就是另外一回事了。 同 样， 在《 火 星 救 援》 小 说 中，“ 离 子 发 动 机” 推 进 系统 其 实 是 可 变 比 冲 磁 等 离 子 体 火 箭。这种推进系统在技术上是可行的，也的确是科学家在现阶段研究的主题。但对火星任务而言，它可能并不是必需的，传统的化学火箭就可以胜任。 “赫尔墨斯号”载着宇航员登陆火星前，机器人任务已经安排好将各种物资提前送达。在发射窗口期内，这些物资会被定期送往火星。这种“分离式任务”做法的灵感源于 20 世纪 90 年代提出“直达火星”计划的航空航天工程师罗伯特·朱布林。“直达火星”计划和《火星救援》一样，还提到了燃料原位生产的概念。无论是来自美国国家航空航天局等政府机构的计划，还是埃隆·马斯克的美国太空探索技术公司（SpaceX）等民营企业的计划，人类探索火星的大多数提案中都能看到朱布林这一基本任务框架的影子。当然，在《火星救援》等虚构作品中，我们也看到了类似的描述。 由此可见，火星之旅在技术上是可行的，但它能在未来20年时间内成为现实吗？20世纪60年代，许多人都认为人类能在20世纪结束之前登上火星。遗憾的是，由于经济、政治、太空研究和科学团体内部项目优先级冲突等原因，这种设想没能成真。不过，我们仍然取得了一些进展：我们建造了足球场大小的国际空间站，从 21 世纪初开始一直维持着人类在太空中的存在；美国国家航空航天局不仅成功将“好奇号”火星车送上了火星表面，还让它沿着火星山脉的一侧往上开去。“好奇号”是一个可移动的科学实验室，大小和一台小汽车差不多。与此同时，马斯克等大企业家也越发看好只靠私人资金登陆火星的可能性。这场谁先到达火星的竞赛开始时可能不温不火，但现在的赛况自然是越发激烈了…… …… …… …… 2016 年 9 月，埃隆·马斯克在国际宇航大会上发言，他认为火星殖民地不是一种奢侈品，而是一种必需品。被局限在一个星球上就像把所有的鸡蛋都放在一个篮子里。马斯克提到的“一些世界末日事件”并非危言耸听，而是事实。有关地球上已灭绝的物种的记录表明，如果有足够的时间，确实会发生全球范围内的灾难。在火星上站稳脚跟意味着人类总有第二次机会。 马斯克的火星殖民地项目将使用太空探索技术公司体型巨大、可重复使用的行星际运输系统，一次携带一百人前往火星。这种运输不会只进行一两次，它会有一个连续的时间表，在每个霍曼发射窗口至少都会有一次飞行任务。马斯克口中的“让生命多星球化”是认真的。行星际运输系统上的一部分乘客会是短期游客，但其他乘客将留在火星上工作，建立自给自足的基础设施。 生活在另一个星球上并不是一件容易的事。马斯克不像一些火星爱好者那样想要掩饰这些困难。早期定居者将高度依赖来自地球的供应。火星上也有一些有用的原位资源，这也是选择火星、不选择月球的原因之一。但所有这些资源都需要借助专门的设备才能获得。水可以从地下冰中提取，氧气来源于大气中的二氧化碳；在火星上种植植物也有助于提供氧气，同时还可以提供食物来源；太阳能电池板可以从太阳获取电力。所有这些都要依靠从地球运来的硬件设备。因此，马斯克的计划中涵盖了一批大型载货飞船和载人飞船。