郑永春：未来一百年，人类将走向哪里（2）

二、未来一百年，我们将走向哪里

未来一百年，我们将走向哪里？我们要去火星。

1.中国人走向太空

我们国家的探月工程立项之初就曾深入研究过月球的土壤。月球的土壤，一没有水，二没有氧化作用形成的物质，三有很强的磁性，其尘埃非常细且有非常强的棱角，因其未经风力、水流或生物的“打磨”。这些土壤是小行星砸出来的，就像玻璃被直接砸碎变成细玻璃渣一样。在太阳光的作用下，这些土壤会飘浮起来，侵入宇航服、月球车的关节或相机镜头里面，造成很大的磨损，所以你会看到有些登月的照片特别模糊，就是因为宇航员把镜头擦花了。航天器要去到一个星球上做探测，我们要做的第一件事就是了解当地的环境。1969年，人类历史上第一次登月，航天员在登陆月球之前最担心的事情就是着陆器着陆之后会不会陷入再也出不来了，因为根本不知道土壤到底有多大的承载能力。“嫦娥三号”登陆月球时，月球车从着陆器上下来往前进，走出一段距离后调转镜头，拍下了车轮的痕迹。我们把这个轮子的痕迹进行3D建模，然后就会知道哪个地方陷得深一点、哪个地方陷得浅一点，就可以研究出月球土壤的承载能力、如何更好地设计轮子的宽度、重量。

尽管前几年有过“‘旅行者’号飞出太阳系”的报道，但真相是，“旅行者”号还远远没有飞出太阳系。在人类的历史上，我们可能看不到它飞出太阳系的一天。离太阳最近的恒星是比邻星，比邻星距离我们就有4.22光年。所以说，我们应该清醒地认识到，以人类有限的历史是没办法去到与地球相距以光年为单位的地方的。

迄今为止，世界各国已经开展了200多次的深空探测，我们中国人还只去过4次、只去了离我们最近的月球。探月工程总共分为三步——绕（绕月）、落（落月）、回（回来），每步都是两个航天器——一号、二号是绕，三号、四号是落，五号、六号是回。其中，一号出于安全考虑会绕得高一点，二号则相对会飞低一点；三号出于困难程度会落在正面，四号则会落到背面；五号是将正面的采样送回，六号则可能去到月球的南极等地方。所以，随着技术的不断进步，我们对月球的认识也是不断进步的。探月之后的下一步是什么？登月。登月也是三个阶段——探（探月）、登（登月）、驻（驻月），驻月也就是建立月球基地的阶段。

在目前人类的太空探秘中，我们去的最多的就是月球，有110多次；去到火星和金星的次数为40多次；还有一些航天器则去往了木星、土星和一些小行星、彗星；能造访天王星和海王星的只有“旅行者”号。至于去往水星、太阳需要什么样的特殊条件，则是我们未来需要研究的课题。

2.探索类地行星

在太阳系中，地球运行轨迹所在的这一带区域被称为宜居带，也就是说，只有在宜居带中运行的行星才是适合生命生存的。这一条宜居带有多宽，是一个我们未来需要研究的问题。至于像比邻星这样可能存在类地行星的地方，我们用已知最快的航天器也需要14000年才可能到达，而14000年对于人类来说是难以承受的，虫洞、高维空间、时空穿越等的可能性还只存在于理论甚至科幻的层面。对于飞出太阳系，我们必须要有新的理论、新的实际应用。霍金曾经提出了将电能转化为激光，进而推动一个纳米级的航天器飞行的可能，但倾尽地球上全部的电能，其可能达到的速度也只有光速的1/5，还需要20年才能到达比邻星的周围，至于超越光速则更是无稽之谈了。

所以，我们目前应该把目光放到太阳系以内，八大行星以及众多卫星之中，是否有适合人类生存的类地星球。

3.探秘火星

常年观察火星照片的科学家卢金德拉·欧嘉，就发现了火星每年的变化，这说明它是一颗活的行星。他在一个火星的斜坡上发现了奇怪的暗色条纹，条纹长几百米，在冬天会消失、在夏天会出现，这有可能就是水结冰与融化的表现。但是我们知道，火星上的温度相当于地球上的南极，冰为什么会融化？在光谱仪的观测下，他发现那些条纹的成分中包含一种叫高氯酸盐的物质，于是利用高氯酸盐做了一个实验，发现火星上的水在10℃就会沸腾。这说明，火星上的大气比较稀薄，火星上的水在包含高氯酸盐的情况下到-70℃都不会结冰，我们称之为“卤水”。

也许我们会认为火星也很遥远，但目前已经有很多航天器达到过火星。在网络上，我们也能获取火星探测器发回来的数据、照片、图像甚至是声音。于是我们知道了，火星的直径是地球的1/2、重量是1/11、重力是1/3，表面平均温度是-55℃，并且有水与风；地球在里圈公转而火星在外圈公转，地球公转一圈是365天，火星公转一圈是687天，也就是说“地球年”和“火星年”的长度是不同的；火星上的大气层非常稀薄，大气压只有地球的0.6%；冬季时，火星极地冰盖会扩大，而到春季时会缩小；整个火星弥漫着沙尘暴，这就需要我们具备探测器维护的相关技术；火星上最高的山叫奥林匹斯山，其高度是珠穆朗玛峰的三倍；火星距离地球最近的时候是5500万公里、最远的时候是4亿公里，所以我们要想去到火星需要一个合适的时机，也就是所谓的发射窗口。因此，我们要着陆火星就必须沿着一条独特的轨道——霍曼转移轨道，从而以最快的途径到达火星。火星探测器的发射窗口每隔26个月才出现一次，其中2020年就有一次（中国第一个火星探测器“天问一号”已于2020年7月23日发射升空并成功进入预定轨道）。在电影《火星救援》中，主人公马克就因为与团队失联，孤身一人在火星等待救援。因为发射窗口的存在，这一等就是2年时间。

火星上的大气层之所以非常稀薄，是因为火星磁场的消失。我们可以通过地球磁场来理解——地球的大气之所以不会被太阳风吹走，是因为磁场的屏蔽作用。太阳风是带电的，磁场则会屏蔽电荷，把太阳风往两极“屏蔽”。到了极地上空，太阳风的粒子会沿着磁力线钻进来，这时你就会看到极光了。

火星是太阳系中与地球最为相似的星球，也是目前唯一一个有可能实现人类大规模移居的星球。1996年，美国航天局的科学家宣布从“ALH84001”（一颗火星陨石）中找到了早期火星生命存在的证据，引起了人们的极大兴趣。但此后，科学界指出，这一发现可能不是微生物，而是矿物结晶的痕迹。

卡尔·萨根说过一句话，“火星是火星人的火星，即使他们是微生物。”由此，行星保护原则被提出，即：我们地球人发射到其他星球上的航天器都需要彻底、全面的消毒，确保不会把地球上的生物带到那些星球上。这一原则的提出，对我们的航天仪器设计与相关技术发展产生了一定的限制。