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(xiàng)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(qiáng)的磁性，其塵埃非常細(xì)且有非常強(qiáng)的棱角，因其未經(jīng)風(fēng)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(xì)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(jī)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?yàn)橛詈絾T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(dāng)?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(dān)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?yàn)楦静恢劳寥赖降子卸啻蟮某休d能力。“嫦娥三號”登陸月球時，月球車從著陸器上下來往前進(jìn)，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(jìn)行3D建模，然后就會知道哪個地方陷得深一點(diǎn)、哪個地方陷得淺一點(diǎn)，就可以研究出月球土壤的承載能力、如何更好地設(shè)計(jì)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(bào)道，但真相是，“旅行者”號還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)該清醒地認(rèn)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(diǎn)，二號則相對會飛低一點(diǎn)；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(jìn)步，我們對月球的認(rèn)識也是不斷進(jìn)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(yùn)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(yùn)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(dá)，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(shí)際應(yīng)用。霍金曾經(jīng)提出了將電能轉(zhuǎn)化為激光，進(jìn)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(dá)到的速度也只有光速的1/5，還需要20年才能到達(dá)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(yīng)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(xué)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(dāng)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(shí)驗(yàn)，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(rèn)為火星也很遙遠(yuǎn)，但目前已經(jīng)有很多航天器達(dá)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(fēng)；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(kuò)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(hù)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(yuǎn)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(jī)，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(dú)特的軌道——霍曼轉(zhuǎn)移軌道，從而以最快的途徑到達(dá)火星?；鹦翘綔y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(jìn)入預(yù)定軌道）。在電影《火星救援》中，主人公馬克就因?yàn)榕c團(tuán)隊(duì)失聯(lián)，孤身一人在火星等待救援。因?yàn)榘l(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?yàn)榛鹦谴艌龅南АＮ覀兛梢酝ㄟ^地球磁場來理解——地球的大氣之所以不會被太陽風(fēng)吹走，是因?yàn)榇艌龅钠帘巫饔?。太陽風(fēng)是帶電的，磁場則會屏蔽電荷，把太陽風(fēng)往兩極“屏蔽”。到了極地上空，太陽風(fēng)的粒子會沿著磁力線鉆進(jìn)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(shí)現(xiàn)人類大規(guī)模移居的星球。1996年，美國航天局的科學(xué)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(xué)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(hù)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(jì)與相關(guān)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了一定的限制。