“火星探路者”拍摄的火星阿瑞斯山谷，中间偏右侧石块旁为“索杰纳”火星车。图片来源：NASA
（文/Nigel Henbest）巴斯·兰斯多普（Bas Lansdorp）带着敬畏，凝视着眼前的火星景色。美国宇航局（NASA）的“火星探路者”任务，展示了一个血红色的世界，那里到处散布着块状砾岩和风蚀沙丘，远方的地平线上逶迤着山峦。“电视屏幕上索杰纳火星车的图像震撼了我，”他回忆说，“我想，我要去那里。”
不过，有一个大麻烦。NASA计算过，一次载人火星任务要耗资5000亿美元——对NASA的宇航员来说都明显没有可能，更不用说对平民了。
当时是1997年，兰斯多普还在荷兰屯特大学进修工程学。转眼间，16年过去了，火星探索领域的格局也已经天翻地覆。第一个到达红色星球的人，可能不再是政府宇航局派遣的宇航员，而是普通平民。两家公司—由兰斯多普领导的“火星一号”（Mars One），以及“灵感火星”（Inspiration Mars）——今年都宣布了将自愿者送去火星的计划，这比任何政府计划都要提前至少10年。
但这些计划真能圆满完成吗？相当一部分人都觉得，他们是认真的。“这些想法是正确的，”登月第二人巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）说，“他们将走上一条漫长的道路，等待完成火星任务所需要的热情逐渐升温。”
NASA垄断体制内的第一条裂痕出现在20世纪90年代。当时，马丁·玛丽埃塔公司的空天工程师罗伯特·祖布林（Robert Zubrin）研究了NASA野心勃勃的“太空探索计划”（Space Exploration Initiative）。（这里指的是基于“自由”号空间站和月球基地，携带大量物资出发，因而耗资甚巨的载人火星探索计划——译者注。） “这个计划对我没有任何意义，”他回想道，“因为这不是我们当初探索地球的方式。想要明智地完成任务，就应该学会靠天吃饭。”
“太空探索计划”设想的火星基地。图片来源：definite.name
领导“火星学会”的祖布林提出了一个解决方案。他设计的“火星直击”方案相当简单，只需两艘飞船就能完成。第1艘飞船在火星上自动着陆，并利用火星大气制造返程燃料。随后，4名宇航员搭乘第2艘飞船出发，着陆并探索火星表面，最后乘坐先前着陆的第1艘飞船返回。这个计划将宇航员登上火星的费用成功削减到500亿美元，只相当于国际空间站建造和运行费用的一半。
但NASA将目光局限在了空间站上。2010年，奥巴马总统下令废止载人重返月球的计划，优先目标改为在2025年将宇航员送上小行星，并“于21世纪30年代”实施载人往返火星任务。
接下来，民间力量出场了。最显眼的当数那些名人，他们自掏腰包去国际空间站旅行，或者体验更便宜的亚轨道飞行。与此同时，PayPal和SpaceX（太空探索技术公司）的创始人伊隆·马斯克（Elon Musk）造出了“猎鹰”火箭。它已成功将货物运至国际空间站，未来还将实现人员的天地往返运输。
NASA局长查尔斯·伯尔登（Charles Bolden）说过，太空竞赛已不再是过去美俄的双边较量。随着许多国家和公司的加入，“它现在更像是一场奥运会”。
意义和金钱
率先出炉的民间火星计划名为“灵感火星”。它由世界上第一位自费上太空的游客丹尼斯·蒂托（Dennis Tito）创立，计划将两人送去火星，环绕一圈，不着陆就返回地球。
“灵感火星”计划中的双人绕火飞船。图片来源：灵感火星
由于行星之间位置排列的变化，2018年有一个非常好的发射窗口，可以使环绕火星的旅程从通常的两年多缩减到501天。蒂托说，这趟旅途的花费还不到阿波罗计划的“百分之一”，换算到今天，阿波罗计划大约花了1000亿美元。
蒂托打算用SpaceX公司的下一代火箭——更强劲的“猎鹰重型火箭”，发射他的火星远征飞船。抵达火星之时，飞船会在火星上空160千米处掠过，向飞船上的“观众”全景展现火星上的巨型火山和大峡谷。
回家也不成问题。“灵感火星”会将飞船射入一条绕过火星后直飞地球的轨道。“这是一条安全轨道，引力总是可以依赖的，”法国斯特拉斯堡国际空间大学的克里斯·韦尔奇（Chris Welch）说。
旅途最危险的部分是回家的最后几分钟。返回时，飞船将以每小时50000千米的速度冲入地球大气层，比历史上任何飞船都要快。为了避免宇航员在再入大气层时被烤焦，蒂托的团队正和NASA负责研制新式“猎户座”飞船防热大底的技术人员合作。
韦尔奇说：“我在‘灵感火星’项目上花了许多时间，也认识了许多不错的人。”他指出，蒂托不是那种“只知道钱的家伙”——他曾经为NASA研究过无人探测器飞往火星的轨道。
兰斯多普当时从事着一份完全不同的事业，他在设计可用于发电的系留式飞机。但他的火星之梦从未远去。2011年，他出售了公司的股份，创立了“火星一号”。
由SpaceX“红龙”飞船拼凑成的“火星一号”基地构想图。图片来源：火星一号
他乐观预计，通过赞助以及向全世界出售电视真人秀转播权的方式，能够筹措60亿美元资金。这个金融模式的灵感来源于国际奥委会，后者曾在4年时间里通过类似方式募集到40亿美元。他说：“媒体朋友告诉我说，‘钱不是问题，问题在于这个计划在技术上完全不可行’；相反，技术人员说，这个计划在技术上完全可行，但‘你永远不可能弄到这么多钱！’”
火星殖民之路
其他人并不这么确信。韦尔奇估计，这个金融模式并不可信，因为人们对“火星一号”真人秀的兴趣会迅速消退。“我们都知道当年公众对‘阿波罗’失去兴趣有多快，”他叹息道，“阿波罗11号”登月过了仅仅两年，公众对登月计划的支持度就跌了三分之一。
尽管如此，到目前，公众的兴趣还是高涨的。开放自愿者报名后仅两周时间，“火星一号”就收到了78000份来自120多个国家的申请。电视观众随后将从中筛选出来自100个国家的百人名单，“火星一号”的组织者会在2015年从中精选出5个4人乘组。兰斯多普说：“每个乘组都包含来自四大洲的两男两女。”
经过7年的训练，“火星一号”将再次号召公众投票。电视观众将决定哪个乘组先飞，并将投票选出谁能成为“火星的阿姆斯特朗”——也就是踏足火星的第一人。
真正抓住公众目光的是，“火星一号”的宇航员将不再返回地球。“你都有足够的热情前往火星了，那还想着坐上返程火箭干什么，”兰斯多普说，“那儿有一整颗行星供你探索呢！”
“火星一号”秉承了祖布林的理念：“利用当地资源，轻装上阵，然后靠天吃饭”，包括先期发射无人飞船，为载人登陆点做好准备。第一艘无人补给飞船将在2016年着陆，第一队宇航员踏上火星则是在2023年。
媒体将这一计划大肆宣传为一次“自杀任务”。不过，奥尔德林却甘愿为其背书，尽管他并不是“火星一号”的狂热粉丝。“说这次任务‘有去无回’是不对的，应该说是‘建设永久基地’——这是一个绝妙的点子。”
“巴兹说对了，”兰斯多普兴奋地说，“就是要去殖民火星。”
同样的精神曾鼓舞波利尼西亚人扬帆驶向浩渺的太平洋，去陌生的岛屿上安家；同样的精神也曾让早期的美国开拓者驾着大篷车队前往洛基山脉，抵达富饶的西海岸。但历史教育我们，探险和殖民从来不能保证一定成功。就连NASA也已醒悟过来，开始明白一味战战兢兢，就永远去不成火星。
和民间项目铺天盖地的宣传比起来，NASA就像一头沉默的睡狮。在所有竞争者中，NASA拥有最出色的专家和最可靠的资金来源。NASA已在着手研制“猎户座”（Orion）飞船，以及被粗陋命名为“太空发射系统”（Space Launch System）的新型重型运载火箭。不仅如此，NASA还拥有太空环境如何影响人体的无价经验（当然，俄罗斯也有）。2015年，两名宇航员将在国际空间站上开展为期一年的长期考察，以明确人体将如何应对漫长的火星之旅。
巨型火箭“太空发射系统”的几种型号。图片来源：NASA
与耗资甚巨的原始方案相比，NASA去火星的最终计划要大大贴近祖布林便宜简单的方案。但眼下，NASA缺少对未来任务的详细规划。奥尔德林先行一步，在他的新著《火星任务》中建议NASA可于2025年让3名宇航员在火卫一“福博斯”上先行落脚。那里的低重力和居高临下的地势，让宇航员有机会俯瞰火星基地里的机器设备是否正常，然后再于2031年下去登陆火星。
后续的宇航员将乘坐穿梭于地球和火星轨道间的行星际飞船前往火星。“问题没有解决不了的，”奥尔德林说，“不过我是个乐观主义者！”言外之意，虽然他这么说，其实也不一定。
如果有人在太空发生严重伤病，乘组就做不了什么，火星飞船上也没法做开胸手术。因此，最好是确保宇航员出发前尽可能健康。任务制定者甚至考虑让宇航员在离开地球之前，先切除掉身上可能引起麻烦的器官，比如阑尾和胆囊。
人体处在几乎完全失重的环境中，会导致肌肉萎缩和骨骼钙质流失。所有计划中的火星飞船上，都必须包含锻炼设施，以尽可能降低宇航员身体的虚弱幅度。
对“灵感火星”来说，这不算什么大问题。这趟旅程仅比俄罗斯宇航员瓦莱里·波利雅科夫（Valeri Polyakov）创下的太空飞行记录稍长一点——当年他在“和平号”空间站上连续生活了438天。波利雅科夫没有遭遇长期的健康问题，现年71岁都还精神抖擞。对“火星一号”来说，宇航员到达火星时可能会变得稍稍虚弱一点，但用兰斯多普的话说，“一旦到了火星，那里的重力仅为地球的38%，所以他们都会变成超人！”
辐射对人体产生的危害，则更加危险。对于宇航员去火星路上要忍受的辐射剂量来说，迄今为止最权威的测量结果发表于2012年5月，出自美国西南研究院的卡里·蔡特林（Cary Zeitlin）之手。他的团队负责研究安装在“好奇号”火星车上的辐射测量仪传回的数据，这台仪器2011年随火星车一起飞向了火星。他说：“用累积剂量来衡量的话，这个剂量相当于每隔5到6天做一次CT全身扫描。”对“灵感火星”的往返飞行计划而言，宇航员承受的辐射总剂量只是“好奇号”单程之旅的两倍。这个剂量比先前的预计要小很多，也在NASA为他们的宇航员设定的终生辐射剂量指标以内。（详见《前往火星的宇航员，会遭受多少宇宙辐射？》）
另一种威胁来自太阳发出的危险粒子。“好奇号”只遭受了较小的太阳辐射，因为当时的太阳正处在11年活动周期的极小期。“灵感火星”的发射日期意味着，整个旅程也将处于类似的太阳活动温和时期。
相比之下，5年后在太阳活动极大期发射的“火星一号”，将暴露在最强烈的太阳辐射中。在这段时期，强烈的太阳风会阻挡来自宇宙深处的高能粒子。正如“火星一号”的首席技术顾问阿诺·韦尔德斯（Arno Wielders）所言，这其实提供了一个重要的好处。“太阳活动极大期意味着银河宇宙射线的极小期，而后者才是最难防御的。”
然而，处于活动极大期的太阳，也会以太阳耀斑和太阳风暴的形式，发射出大波汹涌的高速质子流。在1972年“阿波罗16号”结束任务后，太阳就爆发出了足以致死的高能射线。假如“阿波罗17号”在耀斑爆发时登上月球，登月宇航员大概就回不来了。
讽刺的是，防御质子流的最好手段并不是厚厚的铅，而是富含质子的物质，例如含有氢原子的水和有机分子。对“灵感火星”来说，宇航员将生活在飞船的内层，外层将填入装有他们干粪的包裹作为掩护。
同样，“火星一号”也计划用几千升的水，填充包裹着乘员居住舱的飞船外层隔舱。这些水一开始是纯水，但随着旅途的前行，越来越多隔舱里的水会变成废水。兰斯多普说：“我们很好地解决了这个问题。”
一旦登陆火星，宇航员承受的风险也没有NASA先前预计的那么大。来自“好奇号”火星车的数据显示，火星上的辐射水平不比国际空间站上更高。况且，殖民者可以在太阳风暴来临时躲进地下应急掩蔽室，或是直接躲入火星的岩洞。
最后，未来的火星乘组很可能面对来自内部的压力。“最大的问题是社会心理压力，”韦尔奇说。在“灵感火星”的两人乘组中，“万一其中一个人发了疯，控制了另一个人，那怎么办？”
这样的危险已有先例。早期“礼炮7号”空间站上工作的两名苏联宇航员，就曾陷入只愿意和地面控制人员交流的情况。
“灵感火星”项目打算选择一对结婚已久并且幸福的夫妇来保证两人关系的和谐。但美国加利福尼亚大学旧金山分校的尼克·卡纳斯（Nick Kanas），对与世隔绝的地面和空间站乘组进行过研究——他不相信这会有效。“送一对夫妇去火星，和随便送两个人去火星，没有太大差别。要想有效减缓乘组内部的压力，我认为整个乘组必须要变得大很多才行。”
更大一点的乘组也不一定就更好。由27名自愿者参与的一次地面模拟，就曾在1999年的跨年夜陷入了混乱。当时一名俄罗斯自愿者试图亲吻一名加拿大自愿者，然后一位日本自愿者冲了出来，引发了随后的混乱。
最近一次模拟，即“火星500”（Mars 500），则要成功得多。经过认真的心理学评选之后，由6名男性自愿者组成的乘组，没有发生任何严重问题，成功完成了“使命”。
“火星500”模拟任务的6名志愿者和1名替补志愿者在执行任务前留影。图片来源：enjoyspace.com
假如“火星一号”成功到达火星，卡纳斯乐观预计，他们能建立一个稳定的社会，只要乘组足够大，而且乘员足够多样化。不过，要让火星殖民地存在下去，开拓者必须生儿育女。兰斯多普认为，这不是一个值得优先考虑的问题。“我们还不知道女性能否在火星重力条件下受孕，”他说，更别提胎儿会如何发育，以及孩子该如何长大成人了。或许，在这之前，殖民者应该首先研究让动物怀孕。“第一个‘火星宝贝’也许会在登陆后的10到15年内出生。”
毫无疑问，火星将成为人类的下一个边陲。但这个梦想的缔造者会亲自前往火星么？“绝对不会，”蒂托说。飞船在旅途中可能遭遇各种故障需要修复，他并不觉得自己的技艺已经足以胜任这个任务。兰斯多普倒是非常想去，但他的评选规则将他自己排除在外。“看着第一批人类离开地球前往火星，我会非常兴奋——但也会极其羡慕嫉妒恨吧。”
编译自：《新科学家》，Race to Mars: Who will be first to the Red Planet?
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