當地時間本周二，科學狂人埃隆·馬斯克的SpaceX在進行星艦原型機SN9的試飛時遭遇失敗，落地後發生爆炸。馬斯克並沒有受到影響，在SN9的旁邊，SN10已經就位，等待著屬於它的試飛。
星艦是SpaceX開發的新一代重型火箭，其重要使命就是實現載人登陸火星的計劃。就在前不久，馬斯克剛剛放出豪言，要在5年半的時間裡實現載人登陸火星的偉大壯舉。相比之下，連人類航天工業領頭羊——美國宇航局的相同計劃也只是預期在2033年。
早在1969年，人類就已經實施載人登月了，如今52年過去了，依然沒有取得更多的突破。
那麼，登陸火星和登陸月球有何區別？為什麼登陸火星如此之難呢？
說到底，登陸火星有兩個最為關鍵的難點，那就是距離問題和火星環境問題。就是這兩個難點，像蝴蝶效應一般，引發了更多的難題。
（圖片說明：我國的天問一號火星探測任務）
距離火星和太陽的平均距離為2.28億公裡，而地月距離只有38.4萬公裡，前者是後者的近600倍。人類太空飛行器想要飛到火星，就需要更多的燃料。同時，攜帶更多的燃料，有需要更多更多的燃料來攜帶這些燃料。也就是說，隨著距離的增加，對火箭運載能力的要求就呈指數級增加。因此，NASA也一直在嘗試開發核動力火箭，以求大幅提高火箭的能力。
因此，人類向火星發射太空飛行器，必須要選擇地球和火星的相對位置最近的時機，也就是所謂火星衝日的時機。這樣的機會平均每26個月出現一次，這就是火星探測的窗口期。2020年7月底，我們迎來了一次新的火星探測窗口期，世界上有三個國家發射了火星探測器；而下一次的窗口期，就要等到26個月了。
最近這三顆火星探測器，都將在最近幾天抵達火星，比如我國的天問一號，將在2月10日除夕當天進入火星引力場內。沒錯，即使是在窗口期，火星探測器也要在旅途上花費至少5個月的時間。這意味著，火星探測不可能像月球探測一樣得到實際意義上的任何補給，所有的生存必需品都要一次性攜帶到火星上，這對火箭運載能力的要求就進一步提高了。
（圖片說明：美國的毅力號火星車）
在月球上，太空人呼吸的空氣、食物和水源的補充，都可以和他們一起升空。而對於火星探測任務來說，一口氣攜帶這麼多補給是非常困難的。正因如此，NASA的毅力號火星車也攜帶了許多設備，嘗試在未來幫助太空人在火星上「自力更生」，通過先進的設備在火星上製造氧氣、合成淨水、製作食物。
而且，這些設備又不是憑空就能運行的，這需要大量的能源。你可能以為用太陽能就可以，但實際情況是，由於軌道半長軸是地球的1.5倍，火星上的太陽能遠比地球要少，尤其是要支持這些先進設備的運行，更是力不從心。因此，如何攜帶足夠多的能源，也是一個難題。
正是由於火星探測有26個月的窗口期，太空人的返程也不得不遵從這樣的限制。這意味著，生活在火星的太空人將不得不在火星上生存超過2年的時間。再考慮到往返的路程，他們將不得不離開地球差不多2.5年的時間。
在這兩年半的時間裡，即使會有幾個同伴，但終於只能與這幾個人相對，再加上對親人、朋友的思念，將會給太空人帶來前所未有的孤獨感。你可能想像不到這樣的孤獨感有多可怕，但幾乎可以肯定，比你想像的要更加可怕。這種心理上的持續打擊，將會給人帶來可怕的衝動行為。因此，載人登陸火星任務，對於太空人的生理和心理素質都提出了極其嚴苛的挑戰。
（圖片說明：人類未來火星基地藝術圖）
環境科學家認為，整個火星任務執行期間，太空人面臨的最大威脅就是強大的輻射。在地球上，我們有大氣層和地磁場的保護，幾乎不用擔心被輻射所傷害。但是到了火星，大氣層比地球稀薄，磁場也更弱，太空人就要面臨被來自於太陽和宇宙的各種輻射所傷害的威脅。尤其是往返途中的10個月，連這樣稀薄的大氣層和微弱磁場都沒有，太空人也更有被輻射導致癌症或者大腦相關疾病的危險。
研究表明，發達國家平均每個人每年受到的輻射劑量約為62毫西弗特。而根據NASA的一項研究，太空人在往返路上每天要接受1.64毫西弗特的輻射，相當於地表的9.5倍；在火星上的每一天也要受到0.73毫西弗特的輻射，相當於地表的4.3倍。計算下來，執行一次火星登陸任務，他們要在兩年半時間裡接受1000毫西弗特的輻射。
科學家指出：人體每受到1西弗特的輻射，患癌概率將增加1.65%。2西弗特的輻射就極有可能導致一個人早逝，6-7西弗特足以致人馬上死亡。尤其是為了解決能源和動力問題，NASA嘗試開發核動力火箭，或將帶來更多的輻射。可以說，太空人真的是在用生命來執行任務。
（圖片說明：利用當地資源和3D列印技術在月球建造人類基地的假想圖）
對此，科學家們也提出了解決方案，那就是利用3D列印技術和行星上的材料，建造出可供太空人居住並且能夠抵禦輻射的基地。這種方法既可以降低成本，又能夠有效地建立起人類的生存基地，便於未來對火星的開發。
重力對載人登陸火星的任務要求，又分為兩個方面：
（圖片說明：繞火星軌道基地藝術圖）
火星表面重力是地球的4/9，相當於月球的2.67倍。首先，這對於著陸器的降落就提出了非常高的要求，即使是火星車，著陸失敗的案例也比比皆是，更不用說完全不在同一個重量級的載人登陸器了。同時，航天員還是要回來的，和登月相比，火星著陸器上升並返回地球的難度要更大，需要的能源也更多。
即便如此，火星表面和地球相比也算是低重力環境，更不用說往返路程上10個月太空微重力環境。這種重力對於人體的影響，科學家所知還比較少，只知道會對骨骼、肌肉、視力、血液循環等方面有比較明顯的影響，這些方面也已經足夠令人擔憂，甚至也會造成 心理問題。因此，在開展載人登陸火星任務的同時，如何保護太空人的身心健康，也是科學家必須要面對的一個問題。
總結不得不說，上面說到的每一個問題，對於目前的人類來說都是很難解決的。誠然，馬斯克的SpaceX公司在火箭發射能力上非常優秀，並且未來的星艦技術能夠取得更大的飛躍，但是其他問題如何解決，不知他們是否有所考慮。至於他此前所說的2050年前實現100萬人登陸火星，就更讓人感到神奇了。
在舉辦於12月8日至10日的科學與技術論壇線上會議上，印度彭迪切裡大學的研究生研究員和物理學副教授Malaya Kumar Biswal 和Ramesh Naidu Annavarapua 則一共羅列出了人類面臨的14大挑戰。或許，隨著人類對火星的了解越來越多，未來還會發現更多的問題。
（圖片說明：埃隆·馬斯克）
我們當然希望人類早日實現載人登陸火星，但我們希望去哪裡的是能夠安全回家的太空人，而不是壯士一去兮不復還的敢死隊。