北师大天文系副教授张帆：把火星作为“后备”保障人类文明延续

张帆

近日，针对人类何时能够踏上火星、人类探索火星的意义和目标、人类是否能够在火星上生存等热点话题，记者专访了北京师范大学天文系副教授张帆。他表示，人类探索火星的终极目标，或许是当有朝一日地球面临灭绝时，火星上的人类文明能够作为人类的“遗产”，在宇宙里继续发扬下去。

文、图/广州日报全媒体记者武威、张丹

火星或成人类文明“后备”

广州日报：人类探索火星的目标是什么？

张帆：这个问题见仁见智，每个人有不同的原因去进行火星探索。探索火星对我们这些普通人有什么好处呢？其中一个很重要的原因就是有很多线索指明，无论现在还有没有，但最起码以前火星上很可能是有生命的。

如果火星上是有生命的话，人类可以从中学到许多东西。生命相关的化学物质很复杂，如DNA虽是一个单独的分子，却是由几百亿、几千亿的原子组成，所以要从实验室里从0开始把DNA完全地做出来是很难的。换句话说，我们现阶段是没有能力创造出生命来的。所以我们所做的生物医药只能够去改造现有的生命体。

而如果能够在火星上发现一个跟我们地球完全不同的生命体的话，生物医药等于是新开了一个领域，将来可能也会有很多后续的好处。

人类作为一个物种来讲，其实局限在宇宙中非常小的范围里面，是非常特殊的一种环境里面的一个物种。我们对温度、对辐射、对气压，对各种各样的环境参数要求都非常的高，但凡其中任何一个改变了，人类基本上就灭绝了。人类以现在的形式无限期地存在下去，可能性是微乎其微的。

所以如果放一个人工智能在火星上面，它能够自己依赖火星上还算丰富的资源生存，而且能够自己发展壮大的话，最起码人类在地球上无论是否面临灭绝,走的时候是否把地球也毁了，在火星上的人工智能还可以作为我们人类的“遗产”在宇宙里继续发扬下去，可以作为一个我们的“后备”，保障人类文明的延续。

人工光合作用值得研究

广州日报：关于移民火星的话题很热，人类是否能像科幻电影一样，在火星上制造一个恒温空间，比如制造一个穹顶，再带上地球的土壤和种子，让这个空间逐渐适合人类生存？

张帆：这应该是可能实现的。火星上可以建造一个小“城市”，人能在“城市”里活着，基本的生存保障设施都有。我个人觉得有一个方向是可以去探讨的，就是关于人工光合作用的研究。所谓人工的光合作用，不一定非要直接从里面合成出来人可以吸收的碳水化合物之类的养分，而是可以去合成一些比较简单的有机物，再用这些简单的有机物作为肥料去滋养火星的土地，让它能够一点点长出来更复杂的有机物。

实际上这项技术如果发展好的话，在地球上也是很重要的。因为它是可以把大气里面的二氧化碳提取出来凝固在这些有机物里面，如果能够大规模地实施，可以变成降低温室效应的可能途径。所以我认为这方面的研究是非常值得去做的。

20年内人类或能上火星

广州日报：人类飞行器前往火星要多久？

张帆：大概是7个月左右。飞行器从地球发出来，并不是直接就冲着火星去了，它走的是在两个近圆轨道之间,与两个轨道都相切的椭圆过渡轨道，也就是著名的“霍曼转移轨道”。这个轨道的好处是节省燃料，但并不是时间最短的；如果换成载人飞行器的话，就可以选其他的轨道，因为普通人如果7个月时间都在飞船里面待着是会受不了的。还有人类是需要物质补给的，如果飞行时间长了以后，额外需要的补给就多，飞行器的重量会相应增加，因此实际上燃料的消耗也会增加了。

所以如果是载人的话，前往火星的成本最优化轨道可能还不是霍曼转移轨道，有可能届时会选择时间更短一点的轨道。

广州日报：实现火星往返有哪些困难，对飞行器有哪些要求？

张帆：火星往返是比较困难的。主要在于往回走要怎么走。因为火星的质量只有地球的1/10，而它表面引力是地球的1/3，是有一定引力的，所以返回得需要足够的燃料把它给发射出来。

此外还有一些看法，说未来人类到了火星要想回来，得自己在那边想办法制造燃料，不然如果想用飞行器本身带够返回所需要的燃料，然后一路从地球上出发开过去，成本是不太合算的。

广州日报：实施载人登陆火星需要多久？

张帆：这个要看各国的意向了。假如要执行一个“自杀式”的任务，把一个人类放到火星上面，而不去管他还回不回来，恐怕现在技术上就可以做得到；如果是正常一点的任务，比如NASA的无人返回任务也要到2030年左右才开始，而它的载人计划也要往后延很多。我认为在2030~2040年之间，这个时间段内人类踏上火星或许是个相对稳妥的估计。但是实际的情况还得看相关技术的发展了。

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