5月15日7时18分，距离地球3.2亿千米之外，天问一号探测器成功实现火星表面软着陆，稳稳落在火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功！这是我国航天事业发展中又一个具有重大意义的里程碑。
现代航天学和火箭理论的奠基人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基曾在年前说过：“地球是所有人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮里。”
如果用今天科学家们的研究成果描述，这句话会变得更有说服力：地球的质量约为太阳的33万分之一，距离太阳约1.5亿千米，光速仅需8分钟即可抵达。而人类目前已观测到的宇宙半径，已经达到了亿光年，这是光速用亿年跨过的旅程。由于宇宙膨胀，它甚至远大于宇宙约亿年的寿命！人类必须迈出这个摇篮。
火星
人类迈出摇篮的唯一选择
人类文明经过上万年发展，终于发现地球只是宇宙角落中一个不起眼的暗淡蓝点，这里也是已知宇宙中唯一存在生命的星球。月球是地球的卫星，但它被地球的引力牢牢束缚，那里只是空寂无比的荒漠。人类迈出这个生命摇篮的第一步，只能是走向最近的行星邻居，那里或许有着完全不同的世界。
地球有两个重要的邻居行星，金星和火星。金星已被证实是一个常年表面温度超过摄氏度、大气压是地球海平面90余倍的恶劣高温高压环境，空气中弥漫着各类有毒硫化物，几乎没有价值探测开发。相较而言，另一个邻居火星就成为人类迈向跨行星生存物种的下一站。人类未来的行星际基地开发需要至少达到这些条件：充足的水源、空气、能量、土壤和元素，能庇护生命，易于实施航天开发。火星在这些方面都相当“完美”：
火星水资源可以用“丰富”（当然，相对地球是贫瘠的）一词形容：火星全球浅层土壤普遍存在2%—3%的水分，火星表面在夏季甚至出现液态卤水流动，南北两大极冠地区蕴藏着超过地球格陵兰岛的水冰含量，火星底部可能蕴藏巨大的液态水湖。对于小规模人口而言，已经足够。
火星表面大气密度和气压普遍不足地球海平面的1%，接近真空。但这并不让人绝望，它的空气中约96%是二氧化碳，极地地区更是一望无际的干冰，这是人类可以利用的资源。无论是未来农业开发可以作为天然“植物肥料”，还是通过化学反应制氧气或甲烷等火箭燃料，都将是重要的资源。
火星附近的太阳辐射强度平均仅有地球附近的44%，但它依然处在太阳系内宜居带附近，行星温度适宜，允许液态水的存在，有可能孕育生命。
火星和地球同为岩质行星，演化历史和发展规律类似。虽然火星上极度缺乏有机物，但其他元素构成与地球条件类似，这也成为人类开发火星的重要前提。
火星相对地球体积较小（15.1%）、质量较小（10.7%）、引力较小（37.9%），表面积也较小（28.4%）。由于火星上没有海洋，总的表面积和地球上的总陆地面积是基本一样的，太阳系内最大的山峰和峡谷都位于火星，那里可能有海量的矿藏。这也基本意味着对于小规模的人类基地而言，人均资源远超地球。
利用火星作为人类未来迈入更远深空的跳板非常理想。它的逃逸速度约5.0千米/秒，远低于地球的11.2千米/秒，大气也非常稀薄，距离太阳更远、更少受到太阳引力的影响，这意味着在火星进行航天探测的难度大幅小于地球。同时，火星非常靠近小行星带，这里拥有太阳系内最容易开发的资源。例如，灵神星上的金属矿藏就能满足人类至少数百万年的开发需求。
综合看来，火星对于人类而言是个无比理想的邻居。
火星探测
比邻若天涯
火星带给人类的期望很高，但是探测它的难度远远超出了想象。地球处在太阳系较内侧位置，与太阳平均距离约为1.5亿千米，即1个标准天文单位的长度。火星距离太阳要远一些，平均大约是2.3亿千米。地球需要约天环绕太阳一周，火星需要约天。火星的轨道是偏心率为0.09的椭圆，地球轨道则接近正圆。这意味着地球和火星之间的距离在时刻复杂变化，最近时超过万千米，最远在太阳两侧面面相对时可远至4亿千米。
然而，如果从地球的视角来看，每隔大约天才能和火星最接近一次，这个时间又叫做会合周期，大约是26个月。从几何角度解释也容易理解：假设二者都是纯圆轨道，在天内地球运行了2周49度角，火星运动了1周49度角。好比是操场中两个人跑步，内圈跑得比较快的那个人，套了外侧比较慢的那个人1圈，二者再次会合。
这给人类现有的以化学燃料为核心动力的火箭带来了巨大的挑战。不同于科幻作品中动辄以极快速度运动的飞船和火箭，人类并不能随心所欲地不在乎地球和火星之间距离，人类必须利用这个天才出现一次的时间窗口，利用地球和火星靠近的时刻，提前几个月发射探测器。
在实际飞行时，探测器需要在太阳系中完成一个大椭圆飞行轨道，又叫做霍曼转移轨道。火星和地球轨道形状不同，每次会合时二者的相对几何位置也不尽相同，探测的最佳发射窗口会因此变化，单次旅程轻易长达4—7亿千米，耗时6—11个月不等。此外，火箭的发射条件会由于总装调试进程、火箭状态和天气等原因推迟，导致抓住窗口的难度更加提升。火星的探测难度，可想而知，看似近如比邻，实则远至天涯。
新世纪
人类探测火星的高潮
人类探测火星已有60多年，共有四种任务类型：惊鸿一瞥的“飞掠”、登高望远的“环绕”、观天测地的“降落/着陆”和自由移动的“巡视”。其中，“飞掠”仅是在早期技术不成熟或其他任务兼职探测火星时使用；环绕器（轨道器）能长期环绕火星，采集海量的数据，全方位研究火星磁场、大气、重力场、水、浅层土壤、地质地貌等方面，还能起到信号中继作用，服务于降落在火星表面的着陆器和巡视器；着陆器能仔细研究火星表面的各种细节，但由于着陆机构重量和自身能量限制，无法移动和自由巡视；而巡视器可以随处移动，意义不言而喻，它的质量能更多集中于科研载荷，从事多地点多方面的精细研究。
新世纪最著名的任务是两辆双胞胎兄弟火星车“勇气号”和“机遇号”，二者完全相同且互为备份，重量为千克，采用太阳能供能，分别在年6月10日和7月7日顺利升空前往火星并在次年1月份先后抵达。
21世纪探测火星的高峰在“好奇号”火星车，它的预算达到了惊人的25亿美元，足够买下40吨黄金！而最后这些钱就被砸到了一辆千克重的火星车上，它也因此成为当之无愧的世界上最贵的一辆车。年11月26日，好奇号被包装进一个3.8吨重的组合体中从地球成功出发。为了让这么一辆巨大的火星车成功降落，科学家们研究出了空中吊车、起重机技术，这是人类现今航天技术里最接近科幻“黑科技”的技术之一。次年8月6日，这套组合体成功将“好奇号”送到火星表面，着陆在盖尔撞击坑。这是个直径千米、存在了至少35亿年的撞击坑，极有可能保有火星早期的环境，有山丘有湖泊遗迹等各种地质形态，可供“好奇号”大展拳脚。
“好奇号”原计划的服役时间是两年，它也超出预期继续服役至今，而且核电池基本可以陪伴它长期工作下去，目前已经宣布了将这个任务无限期延长。与此同时，“好奇号”的升级任务“毅力号”火星车已经于年顺利着陆火星。它相比“好奇号”能实现更多更复杂的功能，还携带了人类首个火星直升机，相信能极大扩充人类对火星的理解。
天问一号
中国加入火星探测大家庭
两千多年前，屈原在长诗《天问》中发出了“九天之际，安放安属？”和“日月安属，列星安陈？”的旷世之问。两千多年后，中国航天人要用实际行动给出解答：行星探测计划“天问”启动，而执行第一站任务的就是去往火星的“天问一号”。而这次“天问一号”的选择是：“绕”“着”“巡”一次完成，整体任务包括了环绕器、着陆器和巡视器三个部分，是近些年人类探测火星任务复杂度之最。年2月10日，“天问一号”被火星引力俘获。“天问一号”的三个部分整体进入环绕火星的大椭圆轨道中。在随后环绕火星的约3个月内，环绕器需要认真研究火星表面的情况，反复确认着陆地点和最优着陆窗口。一旦确认后，环绕器继续在轨工作，着陆器携带巡视器开始最为艰难的火星着陆之旅。
这就是“恐怖”7分钟。由于距离过于遥远，地球和火星双向通讯延时将长达几十分钟。且火星着陆时间一般仅在7—8分钟左右，地面工作人员不可能人工控制复杂的火星着陆过程，这一切全要靠着陆器自己完成。这个过程极度困难，着陆器必须找准角度，先用隔热大底极速气动减速，再用庞大降落伞，最后还需要反推火箭工作，悬停避障，软着陆。上千个复杂的动作，需要“天问一号”在火星上独自“刀尖上起舞”，稍有不慎便会任务失败，难度可想而知。着陆器稳定着陆后，将会与环绕器联络，确定工作状态，上传记录的全部数据，传回地球。一切确认后，着陆器将放出导轨，巡视器开机，积累到足够能量后，行驶抵达火星表面，开始工作。
探测火星不仅是中国航天工程任务难度的新突破，更是行星科学领域的史无前例突破。除了常规的通讯、能量来源（太阳能帆板）、支撑结构、动力系统等部分外，“天问一号”整体上携带了13种科学载荷，其中7个在火星上空的环绕器上，6个在降落火星表面的巡视器上。它们共有五大科研目标，主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究，将给中国带来火星的第一手资料。
火星移民
人类迈向星辰大海的下一站
人类探测火星的历史，有近一半的任务失败，但也有另一半实现了成功。正在探测火星，它们都在回答一个共同的问题：人类到底该怎样开发火星？
首先，火星的全球化改造是个美好的幻想，是不可能实现的。结合此前所有的探测器研究成果，火星的基本情况并不乐观：体积小，质量小，引力小，带来的直接后果是散热过快，很快失去了内部能量，这导致行星内部重要的“发电机”停止工作，进而磁场逐渐消失。没有全球性磁场的后果非常可怕，太阳风缓慢将大气剥离，导致目前的火星大气只有地球大气1%的气压。且火星地质活动已经极其微弱，几乎没有板块运动，大气成分也缺少足够来源补充，大气的流失也陷入了不可逆的过程，人类基本要放弃对它的整体改造。
相比较不现实也不可行的火星整体改造方案，选择基地方案显然是唯一的选择，它的最大优势在于：全封闭，能完全产生跟地球一样的气压、温度、湿度、光照等条件，不必受火星外部恶劣环境影响。目前来看，火星封闭基地方案已经是各国必然选择的方案。
选址可以在北极和赤道之间的大平原地区，地势较好。这里水分含量较高（超过3%且靠近北极冰盖），北极夏季时火星处于远日点因此夏季很长，白天温度可以达到20度。火星北半球富含火山岩而拥有足够建筑材料，奥林帕斯山和众多高山附近由于长期火山喷发，带来的材料也将是一笔宝贵财富。火星重力低、土壤材料合适、地质条件稳定且风力低（风速快但大气密度低，风的能量并不高），建造大型的地表建筑并不困难。而采用半地下方式，可以实现最佳环境保温、规避空间辐射，最大限度利用挖出的建筑材料、距离地下矿产水源等资源更近等。建筑附近的地表可以开发成巨大的太阳能光田、核电基地、火箭发射场等。总体上将人类需要活动的区域集成化，也将人类活动可能产生的风险（例如火箭发射爆炸）与生活区隔离开来，最大限度提高空间和资源利用效率。
出行方面，全程封闭的轨道交通将成为重要交通方案。在轨道交通的基础上，火星挖矿和矿产精加工将成为一个极其重要的行业。这个挖矿并不是地球上传统意义的金属矿藏，一些在地球上根本不必考虑的资源，例如地底发现的有机物（火星研究目前并不排除这个可能）、南北极巨大极冠的水冰和干冰、火星山脉根部可能随着极微弱地质运动出现的宝贵矿藏等，都将是开发的目标。火星距离小行星带已非常接近，这里有着几十万颗小行星，更有数亿颗乃至数不尽的极小星体，它们的成分和构造完全不同，不少都拥有地球上极其稀缺的资源。从火星出发的资源探测和开发难度，也远低于从地球出发，完全能够建立定期“采矿航班”。
火星虽小，但陆地总面积与地球的陆地总面积接近，还有太阳系最大的山和峡谷，靠近小行星带。总体而言，火星基地的人类将拥有远超地球人类的人均资源和极其发达的技术，他们可以建立一整套高度智能的高效工业系统，这个系统也能够支持火星基地的长久进步。
未来的火星基地会怎样？由于火星低重力和基地半地下环境，火星人类从身体构造上将会与地球人类逐渐不同。或许由于生存压力，他们会不惜一切代价发展高科技，甚至很快就领先地球。由于群体数量少，每个基地成员从生到死都将是极致的精英培养方式。那么长久下来他们将会如何看待地球和地球人类，这是一个留给读者思考的问题。
下一站火星，是人类的未来，也是人类的挑战。我们这一代人，或许将是目睹挑战变成奇迹的见证者！
■据《国家
人文历史》
本文来源：河北工人报