登上火星之前，那些人類要做的事

火星是地球的“近鄰”，位于太陽系內的宜居帶中，其地贗構成和演化過程均與地球有諸多相似之處。正因如此，自航天事業誕生以來，火星始終是航天科研的焦點之一，也是人類寄托探索夢想的對象之一。

目前，多個國家和國際組織的官方航天力量，已將實現人類首次火星采樣返回作為近期深空探測的重要目標，并積極討論載人登陸火星的長遠計劃。而以SpaceX為代表的商業航天新勢力更是將“載人登火，移民火星”作為遠期愿景。然而，外界分析認為，無人探測火星的成功率較低，載人探測火星的綜合難度更大，憑借當前國際航天的技術基礎，至少還須在以下五個方面攻克諸多技術難關。

第一，超重型運載火箭。

與無人火星探測器相比，載人火星探測器需要面臨的挑戰更為復雜和艱巨。為確保長期在地球與火星之間往返的航天員的身心健康，載人火星探測器必須配備生命保障系統，并在現有同類系統的基礎上大幅升級，增加重量是不可避免的。換句話說，航天員需要生活在更大更重的飛船甚至大型空間站內，才能順利完成復雜的火星登陸任務。因此，強大且高效的航天運輸工具是必不可少的。

如果仍采用傳統的化學能火箭，僅運力這一項指標，現今的運載火箭就無法達到。如果希望盡可能地縮短地球與火星間的航行時間，曾一度被擱置的核動力超重型火箭研究計劃，或將重新啟動。這種超重型火箭成本高昂，因此必須追求復用性能，以便支持可持續的載人火星探測與開發計劃。

第二，遠軌太空港——遠離地球軌道的大型、超大型空間站。

由于地球和火星自身強大引力與大氣層對航天器的影響，航天器發射和再入的過程面臨較高的成本和風險。地火軌道會臺周期長達約780天，載人火星探測任務應盡量遵循這一周期，合理規劃發射窗口，而這也限制了航天器從地球向火星運送補給的能力。與此同時，人類目前對火星的開發、改造能力仍比較有限，火星表面條件要支持人類長期生存依舊道阻且長。綜合這兩方面來看，未來必須建設遠軌太空港，布置支持設備，儲備物資，供航天員在地火航線兩端駐留，擇機實施短期登陸火星任務。

為此，航天科研人員有必要先攻克在地月空間特殊軌道上建設空間站乃至太空港的技術難關，積累工程經驗，隨后在火星軌道上開展類似的工程項目。這就需要逐步掌握太空運輸系統、遠軌太空港總體設計和太空制造等一系列關鍵技術。

第三，載人探測任務的要求使得航天器實現安全著陸火星和返回地球的難度大幅增加，須研發全套系統方案。

火星存在稀薄大氣和氣動加熱現象，因此航天員和航天器著陸火星無法像著陸月球那樣“忽視”隔熱防護系統，這就增加了航天器的研制難度。再考慮到地球和火星間的距離最近時也超過5000萬千米，通信延遲問題比較嚴重，因此在未來的載人登火探測任務中，航天器必須能夠實現自主著陸，而非依賴地球遠程操控。

同時，航天員若要從火星返回，在當前技術基礎上，必須提前在火星表面布置發射系統，并在火星軌道上布置對接艙段，這一過程的難度和風險可想而知。

第四，火星原位資源如何利用。

火星原位資源利用是指利用火星大氣和土壤中的天然資源就地制備各種必需物資，是一種可持續性強且成本低的深空探測解決方案。由于火星表面空氣稀薄，輻射強烈，極端溫度交替，航天員不宜長期離開航天器密封艙或基地。另外，從地球向火星補給物資的成本極高且不可持續，即便建成了火星軌道太空港，依然無法解決所有問題。因此，研究如何利用火星的原位資源，就地解決建材、空氣、食物、能源等供應難題，仍是不可避免的要求。目前，火星表面制氧實驗、模擬火星土壤增材制造（即3D打印）研究初見成效，但距離滿足載人登火任務所需，仍相當遙遠。

第五，航天醫學領域的挑戰。

載人航天事業顯著促進了航天醫學發展，但航天員單次駐留太空時間遠遠低于載人火星探測任務所需的數年，航天醫學研究仍存在許多空白。

在當前的技術條件下，載人登火之旅單程將至少持續數月。相比近地軌道任務，火星探測任務中飛船乘組成員更少、探測任務周期更長、太空失重和輻射環境更惡劣，航天員的身心健康無疑將面臨巨大的挑戰。太空失重帶來的肌肉萎縮和骨質疏松，輻射帶來的健康風險，都需要深入研究。此外，航天員在軌自行治療和地球遠程診療也將面臨考驗。有觀點認為，航天員想要順利登陸火星乃至探索更遙遠的深空，最大的限制因素可能正是脆弱的人體本身。因此，為了確保載人登火任務的順利完成，航天醫學必須實現突破性進展。

既然面臨如此多的困難，人類還有必要嘗試登上火星嗎？

事實上，人類絕不可能滿足于永遠生活在地球上。無窮的地外世界正等待著探索者邁出勇敢的步伐。各國新一輪探月大潮將月球資源勘探、開發作為重要目標，而金星的開發價值相對有限，火星就成為人類下一步飛出地月空間，探索廣裹太陽系的“試金石”。或許，未來人類有望逐步建成位于月球、近地小行星、火星、主帶小行星、木星衛星、土星衛星等的資源開發設施和補給站，真正成為“跨行星生存物種”。