1
2012年8月6日，火星上迎來了第七個探測器——美國航空航天局的“好奇號”核動力火星車（Curiosity rover）。
“好奇號”核動力火星車
一晃，6年過去了。
如果要給“好奇號”一個形象的比喻的話，那應該是：一個“老黃牛”式的明星。
項目總耗資26億美元的“好奇號”自2011年11月發射升空起，就因承載著的火星探測的歷史重任而受到全世界太空迷的追捧。這6年裡，“好奇號”兢兢業業，任勞任怨，取得了很多成績，它每一次傳輸回來的照片都能引發圈內的熱議，每一次的探測試驗結果都會引起無盡的遐想。
“好奇號”拍攝的照片，疑似火星上的“女人”
比如，“好奇號”對火星基岩樣品的分析顯示，火星古代環境確曾適合生命存在，另外，“好奇號”還在火星大氣層中發現了甲烷增多現象，並且在岩石中發現有機物。
還比如，“好奇號”經過提取樣本得知火星表面土壤按重量算約2%是水分，火星隕石樣本中也發現大量甲烷，從而證明了火星上有微生物存在。
上面的種種信息讓人振奮：甲烷通過化學反應可以製造二氧化碳和氫氣；有水分人類就可以生存，並且還可以電解產生氧氣和氫氣；微生物可以幫助淨化環境等等。
所有的這些都為證明一點：火星是一個可以殖民、可以改造的行星。
而人類第一次系統性提出登陸火星僅僅過去66年。
2
早在1952年，一個從小懷揣探索宇宙夢想的德裔美國科學家馮.布勞恩，出版了一本影響深遠的著作——《火星計劃》。
“導彈之父”、“現代航天之父”——馮.布勞恩
作者馮.布勞恩有兩個桂冠：
一個是“導彈之父”——在納粹執政期間，研製出世界上第一款彈道導彈V2。
另一個是“現代航天之父”——主持美國“土星5號”火箭的研發，在其主導下，1969年7月實現人類月球登陸，並且對航天飛機的設計建造作出重大貢獻。
1969年7月，人類首次登陸月球
這樣一位大佬寫成的《火星計劃》自然不同凡響，後人對其評價：觀念超前，技術實用。
在這本書裡，他不僅提出了設想，還充分考慮到各個環節所遇到的問題，並且給出了具體的可行方案，甚至完成了實際的運算。書中不少觀點仍然指導著21世紀的火星探索計劃，所以這本書又稱得上是星際旅行的奠基之作。
有了理論和設想，對於馮.布勞恩來說還遠遠不夠，他想要的的是真正的行動——希望在20世紀80年代登陸火星。
然而美國政府並不買賬，出於冷戰考慮，政府認為把錢投入航天飛機和空間站研究更有意義，他們對於遙遠的火星並不感興趣。
就這樣，只至1977年馮.布勞恩去世，火星探索計劃一直處於被擱置狀態。
而真正讓火星計劃煥發新春的是一個叫埃隆·馬斯克（Elon Musk）的，他在2002年6月建立了美國太空探索技術公司(SpaceX)，這家民營公司的目標就是：建立人類的火星基地——更具體的說，要在21世紀末送8萬人移民火星。
spacex火星城電腦模擬圖
3
夢想很豐滿，現實很骨感，建立火星基地不可能是一帆風順的，甚至是連向火星上發射探測器都是一件危險性極大的事情——人類向火星發射過的探測器中，有2/3的發射嘗試以失敗告終。
你可能會問，我們在50年前就登陸了月球，現在的技術發展竟然不能讓我們成功登陸火星嗎？
如果要概括原因的話，那就一個字——遠！
太陽系各行星的分佈圖
地球與火星的距離是地球與月球距離的140到1000倍（地球到火星的近距離約為5500萬公里，最遠距離則超過4億公里）。我們去月球可以走直線距離，往返只需要6天。但我們去火星是不能走直線的，因為飛船搭載不了直線飛行所需的大量燃料。
根據布勞恩的設想，我們需要先燒一次燃料，讓繞地球運行的飛船的軌道逐漸接近火星公轉軌道，在進入軌道後，飛船將不使用燃料，而是通過滑行來靠近火星，在接近火星時，第二次燃燒啟動，讓飛船進入繞火星運行的軌道並最終降落。
所以在去往火星的途中，飛船既要繞遠，又不能加速，以目前的技術水平，是無法將單程時間縮短到250天以下的。
距離的影響還不僅體現在去程上，它也會讓地球和火星之間的數據傳輸變得漫長。在地球和火星之間，無線電信號單程就要走21分鐘。那麼一旦登陸火星的探測器或飛船出現問題，遇到突發情況，很可能無法及時從地球獲得支援，在沒有專業人士的指導的情況下，只能依靠人工智能自行判斷和處理，這大大增加了火星探索活動的難度。
距離遠還導致了搭載飛船的火箭成本極其高昂，這主要體現在火箭箭體的建設成本上，而燃料成本只佔0.3%，也就是說，如果人類能開發出重複使用火箭的技術，就有機會把單次旅行成本從幾千萬美元降低到幾萬美元。
你看，這就是馬斯克一直致力於火箭回收試驗的意義——要想獲得廉價的星際旅行，就必須實現同一枚火箭使用的可重複性。
2017年2月20日，spacex獵鷹9號火箭順利實現第三次地面回收
SpaceX公司還希望把火星計劃做大，就像航空公司一樣，建立一種單次運送數萬乘客的常規機制：利用合適的發射時機（兩年才有一次），每次能送出一個由大量飛船組成的艦隊。
你看，是不是很有畫面感？
不要高興的太早，如何去才是第一步，更關鍵的是去了之後怎麼活下來。
4
先簡單介紹一下火星的基本情況。
火星曾經是一個溫暖而溼潤的地方，火星的大部分表面都覆蓋著液態水。但在4.2至37億年前，火星失去了大氣層，這導致的結果是：
火星現在基本上是一顆沙漠行星，地表沙丘、礫石遍佈。大氣以二氧化碳為主，但又非常稀薄，每年常有塵暴發生。火星溫度也很低，最低溫度-87攝氏度，最高溫度-5攝氏度，常年平均溫度-63攝氏度。大部分的地表水也都以冰的形式隱藏於地表之下，而且絕大部分都在火星兩極和赤道附近。
“好奇號”傳回的火星地表照片
所以說，火星的特徵很明顯——寒冷、乾燥、低氣壓、高輻射。
對於這樣的一顆星球，要想在上面生存，只有一個辦法：火星地球化，即通過科技慢慢改造火星，使它成為像地球一樣，可以滿足人類的基本生存。
比如說，第一步先讓火星變暖。這樣便可以讓火星上的一些氣體從地表釋放出來，進入大氣層，形成溫室效應。溫室效應會繼續使火星溫度升高，形成良性循環。當溫度升到一定水平時，赤道附近的固態水便融化了，人們有機會在室外耕種。而作物又會釋放氧氣，長此以往，人們在室外自由呼吸也不再是個夢想。
再比如說，空氣。在地球上長期生活的人類已經習慣了21%氧氣，78%氮氣和一小部分稀有氣體組成的空氣，火星上的空氣只有通過植物、微生物，或者人工電解的方式，逐漸讓火星上空氣與地球一致。
據估算，就算一切條件理想，人類最少也要花近一千年時間才能完成火星的改造工作。
不過，我們還可以腦洞大開一下，換個角度，對人類的基因進行改造，使人類儘早地適應火星上的生存條件。
你大概會問了，你這些想法很好，但該如何實現呢？現在的技術水平能保證第一批人類在火星上活下去嗎？
答案是肯定的：以人類現在的技術水平，足以完成這些改造任務。
先從呼吸和變暖講起吧。
我們可以從火星中大量的二氧化碳中獲得氧氣，這個設想已經由美國宇航局實現了，通過燃料電池，將二氧化碳變成一氧化碳和氧氣。
氧氣不光這一種途徑獲得，我們還可以通過電解水，既得到了氧氣，順便還可以有氫氣（氫氣是很好的火箭推進劑）。
另外，在地球南極洲、莫哈韋沙漠中發現存在的藍藻細菌(cyanobacteria)能夠吸收二氧化碳，並在地球上一些最不適宜生命存活的環境（包括國際空間站）釋放氧氣。因此我們可以發送藍藻細菌至火星，讓它們在火星惡劣環境中為人類服務。
國際空間站的LiFE實驗，微生物在強輻射環境下18個月後仍有存活
變暖則是一個更加漫長的過程。根據現在的科技手段，給火星加溫最簡單可行的方法是使用太陽帆。我們可以回收前往火星的貨物補給飛船上的太陽帆，將其支在火星上的合適位置收集陽光，再通過足夠的熱量，使得火星的平均溫度逐步上升。
解決了呼吸和變暖問題，剩下的就是衣食住行了！
衣：衣服的確是一個問題。為了應對火星上比地球小得多的大氣壓，人們要生活在經過增壓的密閉空間裡，外出時穿著特殊的壓力服。目前，已有科學家在設計可供人們在火星上使用的壓力服。
食：在移民活動早期，大部分食物還是會來自地球。火星上的很多土地酸鹼度很高，因此在火星上種田是一項需要對光照、溫度、防輻射、空氣構成等很多方面進行精準控制的工作。目前，科學家還沒有就應該在火星上種什麼達成一致，但無土種植技術水平越來越高的情況下，能吃上火星上種植的蔬菜也不是什麼難事。
住：在地球和火星上，人們都會受到兩種輻射：太陽輻射和宇宙輻射。火星可以阻擋輻射的大氣層過於稀薄，因此，火星建築的一個理念就是需要具備防輻射層，而當太陽風暴發生時，人們可能需要進入地下，平時的話，一個空間站式的集裝箱可以解決大部分問題。
火星基地
行：就依靠現在的技術，多生產一些火星車，也許是最快捷的實現方式。
未來火星上的交通工具
當然，這些生態改造是一個整體過程，其中的各種因素環環相扣、互相影響，這是一場不能懈怠的戰鬥，所以需要到公元3018年左右，人類的第二棲息地——火星，才算真正改造完成。
不過，與地球46億年的年齡相比，1000年又算的了什麼呢？
何況，人類的技術還在進步，現在還需要1000年，若干年後說不定只需要800年、500年、300年了呢？
這點上我們應該樂觀！
5
很多人大概會疑惑：地球上有什麼不好，非要移民火星？
對殖民火星的樂觀，正是對地球當下悲觀的折射——如果你知道地球每9300年就有一次行星撞地球的可能；全世界各國8000億噸TNT當量的核武器足以讓地球毀滅幾十次，而人類已經在核戰爭的邊緣走過十來回；全球氣候變暖，海平面不斷上升，當今地球上的一半人口（沿海50公里範圍內）受到威脅；每年要有4000～6000種生物從地球上消失，1/4的哺乳類動物正處於瀕臨滅絕的危險,每年還有1000萬公頃的熱帶森林被毀壞…
以上種種，直指一個問題——人類會滅絕嗎？
當然不止這些，還有人類的探索精神在驅動。
從6萬年前有一群智人走出非洲，然後他們走的腳步遍佈歐亞大陸，再到500年前哥倫布率領88名水手橫渡大西洋，發現了美洲大陸，開啟了大航海時代。
從1969年，“阿波羅11號”飛船載著三名航天員完成人類首次登月，再到《我們為什麼要去火星？》（英文名《How we'll live on Mars》）作者斯蒂芬·彼得拉內克預言：2027年人類將登陸火星！
《我們為什麼要去火星》封面
這些都說明了，人類的天生具有好奇心。從“世界那麼大，我想去看看”到“宇宙那麼大，我想去看看”，這種探求精神根深蒂固，不死不休。
當然，就像大航海時代是由經濟利益驅動的一樣，只有利益的刺激才會帶來可持續發展。殖民火星也有很誘人的盈利方案：以火星為前哨，對其周邊星球和太空進行更多探索和開發。
火星與木星軌道間的小行星帶上的某些星球上藏有豐富的礦產，如果將它們的價值平均分給地球上的全部居民，每個人可以得到1000億美元的財富，以火星為基地開採這些小行星無疑非常簡單方便。也許在有生之年，我們不光能在電視上看到人類在火星上生活和工作的實況，還能用上火星製造的產品。
最後，也是意義最深遠的——殖民火星使人類能夠實現異星基地，為地球生命做備份，從而讓“地球人類”將成為一個新的宇宙種族：知道如何向新行星擴張以及將它們“地球化”，人類這個種族將長久不衰。
借用《三體》裡的一段話：
“生命從海洋登上陸地是地球生物進化的一個里程碑，但那些上岸的魚再也不是魚了；同樣，真正進入太空的人，再也不是人了。”
那人類到底會變成什麼？
採自morning rocks 科普計劃
火星日出，採自morning rocks，
本文主要參考：
1、《我們為什麼要去火星？》（作者：斯蒂芬·彼得拉內克）
2、《趕往火星》（作者：羅伯特·祖布林）
閱讀更多 犀牛說說 的文章
