火星已成人類認識程度最高外行星

雖然科技發展日新月異，但人類面臨的命運卻十分脆弱，我們面臨的重大自然災難除了地震、火山、海嘯外，還包括小天體撞擊、地球磁極倒轉、超新星爆發、超級太陽風暴等。生命體即使龐大如恐龍，也能在一夕間滅亡殆盡。因此，人類必須保持足夠的危機感和緊迫感。然而，在可預見的將來，人類還不具有飛出太陽系的能力。在太陽系範圍內，只有火星環境最適宜生命生存，是我們移居外星球的首選目標。雖然我們在太陽系中探索木衛二和土衛六等天體，在太陽系外搜索系外行星，但這些任務的主要目標是探測這些天體上的生命信息，而非為人類提供未來的移居地。根據目前的探測成果，火星上可能存在過生命和液態水，這就為人類向火星移民，開闢新的生存空間提供了希望。人類可以通過在火星上創造溫室效應，經過一二百年的改造，使之成為太陽系中的另一顆宜居行星，為人類向火星移民，開闢新的生存空間提供新的希望。自阿波羅17號航天員最後一次登月至今的43年里，載人航天長期被限制在地球附近的軌道，這種狀態必須改變。如今的載人航天已經到了突破地球引力束縛，為實現載人登陸火星而努力的關鍵階段。載人登陸火星不僅需要豐富的知識積累、堅實的技術儲備、專業全面的人才隊伍，還需要合適的政治氣候和民意支持。截至2013年底，人類共進行了42次火星探測活動。由於地球和火星的軌道運動差異，火星探測器的發射窗口每26個月才會「打開」一次。從1996年以來的8個發射窗口，已經發射了11顆探測器，取得了大量探測資料。火星已經成為除地球之外人類認識程度最高的行星，甚至超過了人類已經登陸過的月球。火星是美國太陽系探測戰略的核心。目前，火星探測的科學戰略從早期的全球普查，逐漸聚焦到對重點地區開展精細探測；從火星找水逐步轉到尋找生命信息。科學界越來越清晰地認識到，火星是人類面臨重大災難時最有可能去的避險地。火星上發現了三角洲、衝擊扇、溝渠等大量流水侵蝕地貌；一些盆地與中國柴達木盆地中的乾涸鹽湖十分相似，說明火星上曾經發育過大型湖泊；2007年發射的鳳凰號著陸器直接探測到了火星土壤中的水蒸氣。這些證據表明，火星土壤就像青藏高原的凍土層一樣，現在仍然含有水。火星上有水已經得到確證，那麼火星是否適合生命生存呢。生命科學的研究發現，生命可以在很多極端環境和極限條件下生存。細菌和孢子可以在非常寒冷、乾燥、隔絕空氣的環境下休眠數百萬年，在環境條件適宜時重新激活。火星北極的土壤中就可能存在這樣的休眠微生物菌落。科學家還在地球上模擬火星的輻射、晝夜溫差等環境條件，1萬個樣本中有6個食桿菌屬的細菌在30天的試驗後仍然存活，證明微生物可以在火星上長期存活。這也驗證了人類改造火星的一種可能，即把低等微生物作為先鋒生物釋放到火星表面，通過生物作用逐步改造火星環境，最終使之適合人類生存。在載人登陸火星的技術儲備方面，火星探測的成功率越來越高，技術已經逐漸成熟。2011年發射的「好奇」號火星車體積相當於小轎車，重量達3.6噸，是一個功能齊全的小型實驗室，並首次採用了太空起重機技術，通過繩索將火星車緩緩降落到火星表面；「好奇」號火星車全部採用核動力發電技術以確保火星車的能源供給，這也是世界上第一個沒有太陽能電池板的深空探測器。這些新的探測手段、著陸方式、能源供應技術可推廣應用到未來載人登陸火星的任務中。以載人重返月球為目標的星座計劃雖然已被中止，但作為星座計劃核心任務的戰神號貨運火箭和載人火箭、獵戶座載人飛船的研製並沒有取消。2009年10月，戰神1號火箭試飛成功。2014年12 月，獵戶座載人飛船首次繞地球試飛獲得成功，飛船經受住了每小時3萬千米的高速地球再入和2300攝氏度的高溫，這種飛船已經具備了載人登陸月球、小行星和火星的絕大部分功能。從民意支持分析，普通美國人對這顆紅色星球也有著濃厚興趣，NASA開展火星探測一直獲得多數民意的支持。1960～1975年的第一次火星探測高潮期間，前蘇聯發射的「火星號」系列和「宇宙號」系列探測器幾乎全部失敗。相比而言，美國人在火星探測方面一直備受幸運之神的眷顧，保持著很高的成功率。在21次探測任務中有17次成功，成功率高達 70%。特別是新世紀以來的所有火星任務全部獲得成功。作為一個鼓勵冒險、創新和探索精神的移民國家，實現人類首次登陸火星的目標在美國無疑具有強大的號召力。從政治環境分析，奧巴馬政府的航天政策近年來已經逐漸清晰，即鼓勵和扶持民營企業進入航天領域。美國政府今後將繼續大力培育民營航天企業的研發能力和技術實力，NASA將逐步退出低軌道航天飛行任務和商業發射任務，把這些任務承包給民營企業，在激活民間熱情的同時大大降低軌道器的發射成本。未來，美國政府將集中力量發展月球及以遠的深空探測任務。在這一政策方向的戰略轉移過程中，載人登陸火星毫無疑問是其頭號目標。從戰略上分析，不管是星座計劃中載人重返月球並建設月球基地，還是奧巴馬2010年提出的捕獲一顆小行星使之成為月球的衛星，開展載人登陸小行星的任務，瞄準的都是載人登陸火星。不同的只是從月球出發去火星，還是從小行星出發去火星。實現人類首次登月讓美國在冷戰中最終擊敗競爭對手蘇聯，並且在航天技術方面長時間引領世界。在完成國際空間站的建設之後，只有載人登火星這樣的目標才能繼續凝聚歐洲、日本、加拿大等航天國家，使美國繼續引領世界航天。不難發現，火星已成為人類未來移居的首選目標，對人類具有最強的吸引力，現有的知識儲備和技術能力已經基本滿足載人登陸火星的需求。因此我們預測，在奧巴馬政府兩年多的任期結束後，新政府很可能在航天政策方面再度作出重大調整，載人登陸火星或將成為下屆政府的重要目標。在國內政治氣候、社會環境和經費允許的前提下，美國可能將適時宣布啟動實施載人登陸火星的計劃。人類探索火星的道路將充滿挑戰，但這種挑戰和冒險精神，才是人類社會蓬勃發展的原生動力。基於對科學發展戰略的認識，我們不妨作一個大膽的預測，人類將在未來20年內（2035年前）首次踏上火星表面，航天員乘組很可能是美國人或美國牽頭的國際合作小組，而後朝著建立火星前哨站、改造火星環境、火星移民的長遠目標逐步邁進。作為一個發展中國家，中國在深空探測方面必須堅持有所為有所不為的原則和重點突出、逐步推進的指導方針。鑒於載人登陸火星的極高技術難度，中國很難在20年內完全具備載人登火星的能力。但面對世界載人火星探測的發展趨勢，我們必須在火星探測方面早作謀劃，積極準備，在人類探索太陽系的征程中作出與大國地位相適應的貢獻。