人类现在的“Kardashev scale（卡尔达肖夫指数）”值约0.73，在将来100-200年能到达“Ⅰ类文明”。迈向“行星级文明”已不是科幻，而是如今举行时，我们进入太空已60多年，将来几十年太空开发是科学展望，而非科学幻想。而且人类星际开发的步子不小，现正准备同时登岸两个星球：月球、火星。
月球开发，不同于50多年前“阿波罗工程”月球探索，“Artemis Program（阿尔忒弥斯计划）”即将进入真正的工程应用开发阶段，其久远目的是月球上丰富的氦3资源（第三代可控核聚变的抱负原材料）。火星比月球遥远得多，但其拥有稀薄大气、固态水冰、相称于地球38%的重力。其“自持式发展”远景比月球广阔得多。
火星开发有两种不同概念：“火星探索”与“火星拓殖”。
火星探索，是以NASA为代表的全部政府性航天机构的工作，雷同于“阿波罗工程”月球探索，耗费数百亿美元，登岸外星走一遭，成就大批科学家和行政官员的名节，然后作为故事和传说被尘封几十年，再无人问津。
火星拓殖，则更靠近于500年前“大航海”，其终极目的是航向、到达、征服、拥有外星球，并建立可独立生存、可持续发展的拓殖地，终极产生巨大远景。
在对这一巨大远景的浪漫、文艺化向往中，文艺人士会在科幻影戏里想象着用藻类改造整个火星大气。而在人类现有科学框架下，这根本不可能：火星的体积和质量较小，其没有磁场，无法有效吸引稠密大气，因此，火星大气密度仅靠近于地球大气的1%。在太阳系演变历史上，若干次极为剧烈的太阳风暴，将绝大部分火星大气给吹走了。以是，假设人类通过持续数万年的不懈努力，使火星大气逐渐稠密起来，哪天太阳打个大喷嚏……噗，一下就又给吹走了。
现有科学基础的唯一实际可行方案，是在火星上建立气密性拓殖基地，以物理屏蔽手段，保护好不容易辛辛苦苦制造出来的人造火星大气不至散溢。1991-93年间，“生物圈Ⅱ号”试验就是为此目的，测试在全密封体系内，人造生态环境可否100%长期自持运行。
最初几个月的运行证实：在物理学和生物学基础“第一性原则”方面，人造生物圈是可行的。但实行体量太小，整个系统难以长期持续运行，14.16万m封闭试验空间，无法包管8名科学家一连21个月完全自持的生存与工作。
将来的火星气密性拓殖基地，究竟要建多大，应该通过生物圈三号或四号实行进一步验证。前次实行已得知：人均1.8万m密闭空间，不足以支持生态系统完全闭环循环。那么在将来的实行中，不妨将计划指标翻三倍，到达人均5万m生存空间。为在火星建立第一个能提供10人生存的气密性基地，其容积就需要50万m，靠近“生物圈Ⅱ号”4倍。
以人类现有科技，虽不可能改变整个行星的大气环境，但在50万m空间内按地球大气成分约21%含氧量，用蓝藻制造10万m氧气，则是较实际的工程目的。火星大气中二氧化碳约占96%，其地下有固态水冰，太阳辐射能量密度达0.5KW/㎡，拥有蓝藻所需的生存与工作条件。
当气密性拓殖基地开始运作后，藻类光互助用制造氧气后的产物，以及人类的新陈代谢产物，可作为有机质添入火星砂壤。《火星救济》是最靠近于实际工程应用的硬科幻类影片，但其中细节仍需细化：在火星上仅靠粪肥和水，种不出土豆，因火星砂壤里没有微生物，即便有粪肥，也无法完全分解。但这问题很好办理：从地球运载冷冻休眠微生物，用于分解藻类和人类的新陈代谢产物，就能使添加进火星砂壤中的有机质分解，加快“火星土壤化”改造历程。
通过太阳折射镜，将较大面积阳光能量聚集到较小面积上，大大提升单元面积的能量密度，使膜状结构的气密性基地产生“温室效应”，在原理上雷同于蔬菜大棚：棚外大雪纷飞，棚内菜蔬常青。在不毛之地的火星上，建立出一个密封的人造热带环境，由于缺乏动植物多样性，暂时还不能称为热带雨林环境。
在人造高温作用下，火星地下的水冰会逐渐融化，成为开采利用较为简单的火星地下水，有了充足水源、较高温度环境，蓝藻制氧、微生物分解有机质的服从都会大大提高。具备这样的条件后，下一步设法发展出靠近热带雨林环境，并非遥不可及的梦幻。
在人类、藻类、微生物、昆虫之后，以及“火星土壤化改造”开始后，可以引进更复杂的动物。起首应该是鸟类，因为运输冷藏的受精卵和电热孵化箱到火星难度较低。而在人造子宫科技成熟、超大量水体发现之前，牛、羊、猪、海鲜……都只能以罐头情势运往火星。在全部鸟类里，家鸡最有可能成为第一种火星鸟类。鸡的肉料比最高，这意味着从地球运送的饲料最少，它不但能生产蛋、肉，还能产生大量鸡粪……继藻华、人肥之后，鸡粪将是向火星砂壤里添加的另一种重要有机质。鸡还喜欢不停地刨土，这就将投入的有机质破碎化、均匀化分散于火星砂壤中，还省却了人工翻土，也不消开发专业翻土的AI机器人。
这块空想中的火星拓殖蓝图，选址在什么地方比较合适？
综合考量下来，火星赤道附近的“Valles Marineris（水手峡谷）”是较为抱负地区。其夏季最高温度能到达约20℃，通过上文所述“阳光能量聚集”和“温室效应”，较容易实现“人造热带环境”。在“水手峡谷”已发现有地下水冰存在陈迹，有利于实现开发就地取材、降低难度。只要有了可以大概长期自持运行的拓殖基地作为生存基础，后续增加各种科研任务模块就是增量工作，相对容易。
地点选好，下面是时间问题：NASA局长、前参议员Bill Nelson在Artemis任务发布会上表示：计划在2030年代末或2040年代初，前往火星举举动期30天的双人科考任务。但笔者感觉这个时间问题不小：2040年前后，是火星与地球相对位置靠近最远状态，为何要选择这个很不利的时间段？
另个时间，则是马斯克曾经谈到的2025年“火星拓殖”计划。这个时间更不靠谱，剩余短短三年，大批尚未办理的科技困难不可能全部攻克。
2022年底，NASA有了能将大载荷运往火星的SLS巨型火箭。2023年初，可复用低本钱运载火箭“星舰”亦将试飞。但除运载火箭之外，在地球上并未举行“生物圈三号、四号”实行，有关人体生理与心理的诸多困难，都未能得到办理和验证，怎能确定成百上千人去拓殖火星呢？
最有利的时间窗口，是利用均匀每15年一次的“火星大冲”。2035年9月16日，届时，火星距地球最近间隔仅5700万公里左右，飞行时间最短、途中风险最小、本钱最低、运载量最大，距今还有超过12年的研发与准备时间，有可能创造出工程古迹。
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吴旭 |
