二、未來一百年，我們將走向哪里

未來一百年，我們將走向哪里？我們要去火星。

1.中國人走向太空

我們國家的探月工程立項之初就曾深入研究過月球的土壤。月球的土壤，一沒有水，二沒有氧化作用形成的物質(zhì)，三有很強的磁性，其塵埃非常細且有非常強的棱角，因其未經(jīng)風力、水流或生物的“打磨”。這些土壤是小行星砸出來的，就像玻璃被直接砸碎變成細玻璃渣一樣。在太陽光的作用下，這些土壤會飄浮起來，侵入宇航服、月球車的關(guān)節(jié)或相機鏡頭里面，造成很大的磨損，所以你會看到有些登月的照片特別模糊，就是因為宇航員把鏡頭擦花了。航天器要去到一個星球上做探測，我們要做的第一件事就是了解當?shù)氐沫h(huán)境。1969年，人類歷史上第一次登月，航天員在登陸月球之前最擔心的事情就是著陸器著陸之后會不會陷入再也出不來了，因為根本不知道土壤到底有多大的承載能力。“嫦娥三號”登陸月球時，月球車從著陸器上下來往前進，走出一段距離后調(diào)轉(zhuǎn)鏡頭，拍下了車輪的痕跡。我們把這個輪子的痕跡進行3D建模，然后就會知道哪個地方陷得深一點、哪個地方陷得淺一點，就可以研究出月球土壤的承載能力、如何更好地設(shè)計輪子的寬度、重量。

盡管前幾年有過“‘旅行者’號飛出太陽系”的報道，但真相是，“旅行者”號還遠遠沒有飛出太陽系。在人類的歷史上，我們可能看不到它飛出太陽系的一天。離太陽最近的恒星是比鄰星，比鄰星距離我們就有4.22光年。所以說，我們應該清醒地認識到，以人類有限的歷史是沒辦法去到與地球相距以光年為單位的地方的。

迄今為止，世界各國已經(jīng)開展了200多次的深空探測，我們中國人還只去過4次、只去了離我們最近的月球。探月工程總共分為三步——繞（繞月）、落（落月）、回（回來），每步都是兩個航天器——一號、二號是繞，三號、四號是落，五號、六號是回。其中，一號出于安全考慮會繞得高一點，二號則相對會飛低一點；三號出于困難程度會落在正面，四號則會落到背面；五號是將正面的采樣送回，六號則可能去到月球的南極等地方。所以，隨著技術(shù)的不斷進步，我們對月球的認識也是不斷進步的。探月之后的下一步是什么？登月。登月也是三個階段——探（探月）、登（登月）、駐（駐月），駐月也就是建立月球基地的階段。

在目前人類的太空探秘中，我們?nèi)サ淖疃嗟木褪窃虑?，?10多次；去到火星和金星的次數(shù)為40多次；還有一些航天器則去往了木星、土星和一些小行星、彗星；能造訪天王星和海王星的只有“旅行者”號。至于去往水星、太陽需要什么樣的特殊條件，則是我們未來需要研究的課題。

2.探索類地行星

在太陽系中，地球運行軌跡所在的這一帶區(qū)域被稱為宜居帶，也就是說，只有在宜居帶中運行的行星才是適合生命生存的。這一條宜居帶有多寬，是一個我們未來需要研究的問題。至于像比鄰星這樣可能存在類地行星的地方，我們用已知最快的航天器也需要14000年才可能到達，而14000年對于人類來說是難以承受的，蟲洞、高維空間、時空穿越等的可能性還只存在于理論甚至科幻的層面。對于飛出太陽系，我們必須要有新的理論、新的實際應用?；艚鹪?jīng)提出了將電能轉(zhuǎn)化為激光，進而推動一個納米級的航天器飛行的可能，但傾盡地球上全部的電能，其可能達到的速度也只有光速的1/5，還需要20年才能到達比鄰星的周圍，至于超越光速則更是無稽之談了。

所以，我們目前應該把目光放到太陽系以內(nèi)，八大行星以及眾多衛(wèi)星之中，是否有適合人類生存的類地星球。

3.探秘火星

常年觀察火星照片的科學家盧金德拉·歐嘉，就發(fā)現(xiàn)了火星每年的變化，這說明它是一顆活的行星。他在一個火星的斜坡上發(fā)現(xiàn)了奇怪的暗色條紋，條紋長幾百米，在冬天會消失、在夏天會出現(xiàn)，這有可能就是水結(jié)冰與融化的表現(xiàn)。但是我們知道，火星上的溫度相當于地球上的南極，冰為什么會融化？在光譜儀的觀測下，他發(fā)現(xiàn)那些條紋的成分中包含一種叫高氯酸鹽的物質(zhì)，于是利用高氯酸鹽做了一個實驗，發(fā)現(xiàn)火星上的水在10℃就會沸騰。這說明，火星上的大氣比較稀薄，火星上的水在包含高氯酸鹽的情況下到-70℃都不會結(jié)冰，我們稱之為“鹵水”。

也許我們會認為火星也很遙遠，但目前已經(jīng)有很多航天器達到過火星。在網(wǎng)絡(luò)上，我們也能獲取火星探測器發(fā)回來的數(shù)據(jù)、照片、圖像甚至是聲音。于是我們知道了，火星的直徑是地球的1/2、重量是1/11、重力是1/3，表面平均溫度是-55℃，并且有水與風；地球在里圈公轉(zhuǎn)而火星在外圈公轉(zhuǎn)，地球公轉(zhuǎn)一圈是365天，火星公轉(zhuǎn)一圈是687天，也就是說“地球年”和“火星年”的長度是不同的；火星上的大氣層非常稀薄，大氣壓只有地球的0.6%；冬季時，火星極地冰蓋會擴大，而到春季時會縮??；整個火星彌漫著沙塵暴，這就需要我們具備探測器維護的相關(guān)技術(shù)；火星上最高的山叫奧林匹斯山，其高度是珠穆朗瑪峰的三倍；火星距離地球最近的時候是5500萬公里、最遠的時候是4億公里，所以我們要想去到火星需要一個合適的時機，也就是所謂的發(fā)射窗口。因此，我們要著陸火星就必須沿著一條獨特的軌道——霍曼轉(zhuǎn)移軌道，從而以最快的途徑到達火星。火星探測器的發(fā)射窗口每隔26個月才出現(xiàn)一次，其中2020年就有一次（中國第一個火星探測器“天問一號”已于2020年7月23日發(fā)射升空并成功進入預定軌道）。在電影《火星救援》中，主人公馬克就因為與團隊失聯(lián)，孤身一人在火星等待救援。因為發(fā)射窗口的存在，這一等就是2年時間。

火星上的大氣層之所以非常稀薄，是因為火星磁場的消失。我們可以通過地球磁場來理解——地球的大氣之所以不會被太陽風吹走，是因為磁場的屏蔽作用。太陽風是帶電的，磁場則會屏蔽電荷，把太陽風往兩極“屏蔽”。到了極地上空，太陽風的粒子會沿著磁力線鉆進來，這時你就會看到極光了。

火星是太陽系中與地球最為相似的星球，也是目前唯一一個有可能實現(xiàn)人類大規(guī)模移居的星球。1996年，美國航天局的科學家宣布從“ALH84001”（一顆火星隕石）中找到了早期火星生命存在的證據(jù)，引起了人們的極大興趣。但此后，科學界指出，這一發(fā)現(xiàn)可能不是微生物，而是礦物結(jié)晶的痕跡。

卡爾·薩根說過一句話，“火星是火星人的火星，即使他們是微生物。”由此，行星保護原則被提出，即：我們地球人發(fā)射到其他星球上的航天器都需要徹底、全面的消毒，確保不會把地球上的生物帶到那些星球上。這一原則的提出，對我們的航天儀器設(shè)計與相關(guān)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了一定的限制。