網(wǎng)易火星知識(shí)官介紹：張帆，北京師范大學(xué)天文系副教授，未來(lái)論壇青創(chuàng)聯(lián)盟成員。研究方向包括引力波天文學(xué)和更廣泛的理論天體物理. 他是北京師范大學(xué)引力波和宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任, 北京師范大學(xué)引力波激光干涉實(shí)驗(yàn)室的籌建人員之一。

網(wǎng)易科技：地球已經(jīng)不能滿足人類探索的需求了嗎？我們?yōu)槭裁匆獙⑸衩氐挠钪孀鳛樾碌奶剿髂繕?biāo)？

張帆： 首先，地球已經(jīng)不能滿足人類探索的需求”其實(shí)并不完全是我們?nèi)ビ钪娴脑颍啾取膀札執(zhí)枴边M(jìn)入深海要面對(duì)幾百個(gè)大氣壓，太空是真空環(huán)境，只需要裹住倉(cāng)里的一個(gè)大氣壓，這方面反而容易一些。

太空探索的關(guān)鍵問(wèn)題是得把飛船打到天上去，很費(fèi)燃料，換句話說(shuō)就是很費(fèi)錢，返回的時(shí)候由于地球上有大氣，飛船在大氣里下降速度快導(dǎo)致摩擦生熱燃燒，所以保護(hù)也非常棘手。

所以在太空探索時(shí)，能否避開(kāi)進(jìn)入和逃離大氣層，就直接在太空里面造太空飛船，避免摩擦燃燒，也不需要讓它逃離哪個(gè)引力場(chǎng)是一個(gè)值得研究的課題。這種想法從某種程度上催生了現(xiàn)在比較流行的“太空挖礦”，太空挖礦的一個(gè)目的就是拉一個(gè)小行星到地球附近，在上面把小行星上的東西變成可以3D打印的材料，之后直接在太空站把飛船尤其是比較重的部件做出來(lái)。這些事情做到了的話，太空探索比鉆到地球深處甚至內(nèi)部更方便。

另外我們探索宇宙，尤其是行星探索，除了建一個(gè)新的基地以外，對(duì)地球還有很重要的參考意義。地球上的環(huán)境比較特殊，是有可能會(huì)變的，不光是全球變暖問(wèn)題。 當(dāng)?shù)厍虬l(fā)生極端變化的時(shí)候，人類怎么樣能夠生存，我們可以從火星、金星的探索里，學(xué)到在極端環(huán)境下的生存之道， 對(duì)將來(lái)長(zhǎng)期在地球上生存，也有很重要的意義。另外，即便只是為了了解我們地球上現(xiàn)有的各種地質(zhì)、地磁等現(xiàn)象的來(lái)源，探索其它行星也是非常有效可行的獲取線索和比對(duì)數(shù)據(jù)的方法。

網(wǎng)易科技：在登月完成后，人類為什么會(huì)選擇火星？

張帆： 近期來(lái)看是技術(shù)上可行，遠(yuǎn)期有一些很明確的科學(xué)，甚至社會(huì)學(xué)的目標(biāo)?；鹦沁€是挺有意思的，但其實(shí)還不是一開(kāi)始就選了火星。首先考慮的問(wèn)題其實(shí)是得離得近。因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)通訊信號(hào)就弱，導(dǎo)航也很難。而且如果去到外太陽(yáng)系，距離太陽(yáng)遠(yuǎn)，能量供給很難保證，得用大量核電池，如果發(fā)射失敗爆炸了肯定不是什么好事。而去近的地方有兩個(gè)選擇，往內(nèi)走有金星，往外是火星。

其實(shí)上世紀(jì)中葉金星更受歡迎，因?yàn)榻鹦歉厍虺叽缁疽粯樱锩娴膸r石結(jié)構(gòu)的構(gòu)成也基本一致。而火星其實(shí)只有地球質(zhì)量的1/10，它更像一個(gè)大一點(diǎn)的月亮。而且金星的外面被一層云包裹，看不見(jiàn)里面到底是什么，所以早先大家想象在里面可能有生命。早期尤其是蘇聯(lián)做了很多金星探索。

但是金星上存在不可控的溫室效應(yīng)，地球上如果人類不加以控制可能也會(huì)發(fā)生類似的事。溫室效應(yīng)導(dǎo)致金星表面溫度高達(dá)500度左右，比距離太陽(yáng)更近的水星溫度還高，其大氣里也基本已經(jīng)沒(méi)有水了，水全都蒸發(fā)到特別上面，太陽(yáng)光把它電離變成氫和氧，氫很輕，上浮跑到太空里，沒(méi)辦法再回來(lái)形成水。所以金星很干，也特別熱，不太可能有生命，探索價(jià)值有限。

金星的大氣壓還特別高，表面大概是90個(gè)大氣壓，跟深海1000米是差不多的?？梢韵胂笠侨ソ鹦禽d人探險(xiǎn)，得把蛟龍?zhí)栆粯映恋娘w船打到太空，即使有錢技術(shù)上也不一定達(dá)得到，所以金星探測(cè)比較困難。

其實(shí)即便是無(wú)人探測(cè)器也很難抵受這樣的高溫、高壓。另外金星上的云實(shí)際是硫酸，會(huì)腐蝕。蘇聯(lián)打了很多探測(cè)器上去，有一個(gè)成功著陸，也只工作了二十幾分鐘就掛了。所以金星基本上探測(cè)就先告一段落了，但之后并非沒(méi)有可能繼續(xù)對(duì)金星進(jìn)行探索。

有一種可能性，不完全降到地面，降到大概幾十公里的高度，用氣球飄在半空，那附近大概是一個(gè)大氣壓，引力又跟地球差不多。但是還是得帶氧氣面罩，穿一些不被酸雨腐蝕的衣服。

去火星反而比較容易，雖然火星比金星略遠(yuǎn)，但是火星比較適宜登陸。

火星環(huán)境和金星正好相反，經(jīng)歷了不可控的冰箱效應(yīng)。火星氣候很冷，大氣壓特別低。由于小，所以形成之初的余熱堅(jiān)持不了太久，火星里面大概是四十億年之前可能冷卻了，冷卻之后發(fā)電機(jī)效應(yīng)沒(méi)了，磁場(chǎng)消失。現(xiàn)在有一些磁場(chǎng)的遺跡，但是沒(méi)有像地球南北極之間的大磁場(chǎng)，沒(méi)有辦法保護(hù)行星，太陽(yáng)風(fēng)直接吹到電離層上面，把大氣層的帶電粒子吹跑了。而且火星質(zhì)量只有地球的1/10，引力能夠束縛到多少大氣也是個(gè)問(wèn)題。所以火星的大氣非常稀薄，大概只有地球的1%。

火星的環(huán)境也比較惡劣，上面有很多特別細(xì)的像煙一樣的粉塵，很容易被風(fēng)卷起來(lái)，形成席卷整個(gè)火星的沙塵暴，電影火星救援里的大風(fēng)暴是真實(shí)存在的，但是電影不太真實(shí)的一點(diǎn)是，火星上大氣稀薄，風(fēng)速即使很高但沒(méi)什么勁，不會(huì)把東西吹得到處亂跑，所以實(shí)際上危害沒(méi)有那么大。

長(zhǎng)期的考量是，我們 有很多人提到去火星移民或者是建一個(gè)大的基地，甚至把火星整個(gè)氣候改造，變成一個(gè)宜居的度假勝地，這實(shí)際上很困難的。

火星的好處是它有相當(dāng)多的水，主要是以冰的形式存在。 在星際探索里面，水不光是人類需要，它是一個(gè)極性溶劑，對(duì)化學(xué)形式生命體的存在可能都很重要， 同時(shí)我們也可以想辦法把氫從里面提取出來(lái)，水被分離成氫和氧之后，可以拿來(lái)做燃料。

但要想讓火星溫度比較宜居，還需要把更多的二氧化碳搞出來(lái)，火星上有二氧化碳的干冰，所以馬斯克想了一個(gè)辦法，其實(shí)也不是他想的之前有人做過(guò)這個(gè)研究，能不能拿核彈去炸干冰蓋。但是算了一下，把所有都炸出來(lái)，大氣密度也就從地球的1%增到7%，可能干了一個(gè)遺患無(wú)窮的事，但是實(shí)際氣候改善沒(méi)有太多。所以長(zhǎng)期移居，想把整個(gè)氣候改變可能是不太靠譜的。

另外 再怎么改變也不太可能變出氧氣，氧氣是地球上特殊的產(chǎn)物， 它實(shí)際上是生物排放的廢氣，是生物過(guò)程的一個(gè)副產(chǎn)品。氧是一個(gè)強(qiáng)氧化劑，很容易跟其他東西起反應(yīng)，所以很難也一般不會(huì)自然的在一個(gè)環(huán)境里存在。

地球上有氧氣是因?yàn)橛性嫉纳镞€有樹(shù)。氧氣對(duì)絕大部分早期生物來(lái)說(shuō)是劇毒，我們抗衰老也有抗氧化的說(shuō)法，實(shí)際上要是硬講我們慢慢的在被氧氣毒死也不是完全沒(méi)道理，但是人不能不吸氧氣，因?yàn)楦叩壬镄枰芏嗟哪芰抗┙o，需要有很強(qiáng)的氧化劑來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)來(lái)釋放能量。所以 想把火星改造成宜居、不戴面罩也可以到處亂跑的環(huán)境，只有科幻片才有，現(xiàn)實(shí)基本上沒(méi)有什么可能性實(shí)現(xiàn)。

長(zhǎng)期來(lái)講， 可以建基地，但也就是放大版的月球基地，不太可能改造整個(gè)星球。

去火星還有一個(gè)很重要的目標(biāo)，是去看有沒(méi)有生物。要想從零開(kāi)始做出來(lái)真正的復(fù)雜生命是很難的，所以如果在宇宙另外一個(gè)地方，比如火星，發(fā)現(xiàn)了和地球完全不一樣的生命的結(jié)構(gòu)，就是打開(kāi)了另外一扇門。因?yàn)? 我們不能創(chuàng)造生命，只能改造， 也許可以把它改成各種各樣的東西拿出來(lái)治病。

網(wǎng)易科技：和登月比起來(lái)，為什么去火星更難？它難在哪里？

張帆： 火星類似一個(gè)大號(hào)的月球，它的特點(diǎn)是大氣稀薄、引力小，所以登陸方式跟月球比較像。但火星要更難一點(diǎn)。

月球上基本沒(méi)有大氣，就貼著地面特別薄的一層，沒(méi)法用降落傘，我們的嫦娥登月都是用的反向推力火箭，沖著地面方向噴從而減速。

在火星上有大氣，可以用降落傘，但是由于火星大氣密度不夠大，所以光是降落傘不太好用，一般采用混合式方法，比如美國(guó)的Curiosity好奇號(hào)登陸的時(shí)候，先用降落傘把速度降到聲速以下，再反向助推。這方案行之有效，但是步驟多了之后，出問(wèn)題的可能性就大。

如果想要載人登陸火星，問(wèn)題就更加棘手。因?yàn)槿耸切枰猩Ｕ舷到y(tǒng)的，飛船的空間也不可能特別小。但是一旦登陸火星的東西達(dá)到10噸左右量級(jí)，就需要一個(gè)美式足球場(chǎng)大小的降落傘把它降到亞音速。

首先降落傘本身有重量，而即使能做到很輕，它從折疊到展開(kāi)的過(guò)程也需要時(shí)間，算一算還沒(méi)展開(kāi)成足球場(chǎng)那么大，就撞到地上去了。所以沒(méi)有辦法用降落傘把它降到亞音速，必須要在超音速環(huán)境下，就得開(kāi)反向助推了。這其實(shí)是很麻煩的事情，沒(méi)有聲音作為壓力波在飛行器前面開(kāi)路，前方大氣在“毫無(wú)準(zhǔn)備”、“毫無(wú)躲閃”的情況下被飛行器撞到，很容易形成激波，有可能開(kāi)了助推反而掉得更快，或者產(chǎn)生湍流影響飛行器姿態(tài)。但也不是沒(méi)法解決。馬斯克的SpaceX有火箭助推器回收，比如獵鷹9號(hào)回收，實(shí)際上大概在四倍音速就已經(jīng)開(kāi)始反向助推了。掉到離地面70公里左右時(shí)，它的工作環(huán)境基本上跟火星已經(jīng)很像了。

雖然技術(shù)并不是不可能，但 需要第一批去的人非常勇敢拿肉身實(shí)驗(yàn)。 總而言之去火星還是非常有意義，也有很多可以期待的，我們生活在一個(gè)很有意思的年代。在后面會(huì)有很多很有意思的事情發(fā)生，尤其是宇宙探索方面。