人類面臨太空生存挑戰，本世紀內或實現火星移民｜鈦媒體全球科技月

7月23日，長徵五號遙四運載火箭在海南文昌發射中心發射升空，經過2000多秒的飛行後，成功將中國首次火星探測任務天問一號檢測器送入預定軌道，正式開啟了火星探測之旅。

為何人類競相探索火星？《火星救援中》，馬克·沃特在火星中的生活，能否真的實現？這一系列的問題，隨著人類對火星的進一步探索，或將一一解開。

就在幾天前，7月19日，鈦媒體聯合百家號推出的《宇宙生活指南》第二期，邀請到了火星學會創始人羅伯特·祖柏林博士（Dr. Robert Zubrin）就星際移民的話題帶來分享。本次直播也是鈦媒體T-EDGE-X全球連線科技月的線上直播活動之一。

祖柏林博士是美國著名的航天工程師，曾任洛克希德· 馬丁航天公司高級工程師，於1998年成立了火星學會，長期致力於促進人類探索和移居火星。他的科普著作《趕往火星·紅色星球定居計劃》（The Case For Mars——The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must）中，關於原位燃料製造的建議深遠的影響了目前NASA和SpaceX的計劃，甚至被稱為埃隆·馬斯克的「老師」。

美國火星協會創始人羅伯特·祖柏林博士和SpaceX創始人埃隆·馬斯克

眾所周知，在移民火星之前，作為地球人的我們，首先要保證能在外星球生存。在直播當天，曾獲得「國際宇航科學院2009年度宇航生命科學獎」的國際宇航科學院院士莊逢源，帶來《人類作為地球動物，如何在外太空生存？》主題演講，為觀眾解開在外太空及火星生存的謎底。

另外，想要長期在外星球生存，能源問題至關重要。外星有哪些資源能供我們利用？地球上已有且能實現廣泛開採的資源，正處於消耗日趨增長的階段，而面對不可再生能源的枯竭，太空採礦或許是未來的解決方式之一。起源太空聯合創始人兼營運長，小行星及隕石成分分析專家喻天弘博士也針對這個看似前景無限的「太空淘金夢」進行他自己的闡述。

人類如何在火星上生存？

從廣義上來說，人類移民到其他星球，並不是因為地球人口爆炸等原因，而是人類天性中就帶有一種探索精神，這種精神鼓勵人類掙脫地球的引力，去往更大的世界。

那麼，哪些行星適宜人類居住呢？

國際宇航科學院院士莊逢源在演講中表示，首先行星不能離恆星太近，導致行星上面的水分完全蒸發掉，其次也不能離太陽過遠，太寒冷也不適宜人類生存。

國際宇航科學院院士莊逢源

幸運的是，地球處於太陽的宜居帶中心位置，在宜居帶兩側，一個是金星，一個就是火星。其中，金星遍布濃密的大氣，有很強的溫室效應，地面溫度達到400多度，並不適合人類居住。

火星則不一樣，人類很早就對火星開始了探索。「1971年通過探路者號，發現了火星表面有很多河床，到了2001年檢測到了火星上存在水，而且含量不低。尤其是在南極和北極，差不多在三十七八度的維度中間，仍舊有大量的水存在。」莊逢源表示。

美國火星協會創始人羅伯特·祖柏林博士在連線中也表示，火星是離人類最近的星球，它支持生命所需的所有資源，「火星有地下湖泊，有冰川，也有氫氧碳氮等生命元素」 ，因此有可能形成科技文明。

美國火星協會創始人羅伯特·祖柏林博士

然而，在人類探索火星的過程中，不可避免會遭遇到挑戰。

莊逢源表示，太空環境跟地球環境有很大的不同，人類要重視並加以防範。首先就是太空輻射問題，包括宇宙射線、太陽粒子事件所產生的輻射等，對人類細胞產生極大殺傷力；其次人類長期處在太空環境低重力的狀態下，會造成肌肉萎縮、骨質疏鬆以及免疫功能的下降，對人類健康造成巨大威脅。

「在微重力環境下，人類的骨骼肌尤其是承重肌將發生萎縮，隨後骨質也發生收縮，大概每個月會損失1%-1.5%的骨量。假若說一位40歲的航天員要到火星上，按照200天的航行時間來算，達到火星的時候，他的骨質疏鬆程度就和80歲的老人差不多了。」莊逢源認為，未來要在火星飛行器上裝很多的鍛鍊設備，讓太空人保持肌肉不至於萎縮，這樣也能保持正常免疫功能。

同時，在到達火星表面之後，人類還要面對極端環境帶來的生存問題。

莊逢源對此解釋道，火星上的氣壓只有0.6%，且平均溫度大概在零下40多度，即使是在赤道，白天最高溫度也只有零上15度，所以人類需要建立一個密閉的生物再生系統，將氣壓加到正常水平，通過溫室效應來提升它的溫度，保證人類的生存。

「美國在即將發射的火星車上，就攜帶了類似的裝置。火星上存在很多二氧化碳，它將電解生成的氧氣，裝在氧氣瓶中，將來人類登陸火星之後，就可以直接使用。」他表示。

另外，食物來源也是一大難題。莊逢源表示，在《火星救援》電影裡，主人公種植土豆的方法並不現實。「由於火星的土壤中含有很多高氯酸化合物，並不適合種植物，人類需要用微生物來改造土壤，再進行農作物種植。」

《火星救援》主人公在火星上種植土豆

所以，星際移民並沒有想像中那麼簡單。

莊逢源認為，人類真正實現星際移民的重要標誌，就是在另一個星球上可以繁衍下一代。「但在人類空間站裡，到目前為止還沒有誕生過哺乳動物，更何況火星重力只有地球的38%，在這樣的環境下，寶寶的骨骼生長究竟如何，能否保證健康成長，都是值得探討的科研話題。」

只有徹底解決了上述問題，人類才有可能真正實現移民火星，但這一過程註定是漫長的。

太空掀起「淘金」熱潮

1964年，天體物理學家卡達謝夫提出了「卡達謝夫標度」，作為衡量高度進化文明的技術水平的方法，其意義在於，它從宇宙的角度來考量整個文明的能源消耗量。——可以把所在的宿主行星所有的能量資源都利用上，就達到了文明1.0；進一步擴展到所在的恆星系，就進入了2.0文明時代，能夠利用整個銀河系的能源資源，則達到了3.0文明時代。

天體物理學博士喻天弘在此次演講中表示，目前人類僅僅處於0.7文明的階段，雖然地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠活在搖籃裡。

天體物理學博士喻天弘

衝出搖籃的第一步，就是要實現星際移民，但地球上的石油、天然氣、煤炭等都是不可再生資源，早晚會有枯竭的一天，人類如何有效利用太空資源來實現上述目標，正成為科學界的熱門話題。

他在演講中分享了一張太陽系的示意圖，可以看到裡面有很多小行星，包括地球、火星等，其中綠色部分是人類已知的小行星，外面一圈還有白色亮光部分，這是人類新發現的小行星。「事實上，隨著科技進步，截至2015年人類已經發現大約68萬顆小行星，而望遠鏡能夠看到的已經接近100萬顆了。」

小行星示意圖

在這些小行星中，哪些可以被人類所開發和利用？喻天弘認為，離地球很近的小行星，即近地小行星可以成為「候選者」。

他進一步說道，「這些小行星上，有很多已知的常規元素，比如氫氧，也有鎳鐵等貴金屬物質，人類也可以用高精尖的儀器去精準測量其成分。日本有一個叫隼鳥二號的探測器，曾探測過龍宮小行星，它上面除了碳鈷鐵鎳還有水，專家判斷這個直徑大於1000米的小行星，價值約為800億美金。」

探測只是第一步，把這些資源帶回來加以利用才是重中之重。

喻天弘表示，行星上的資源，更有價值的是在軌利用，將小行星上的物質進行在軌冶煉及分解，從而獲得需要的資源。他透露道，日本的隼鳥二號探測器將在今年12月6號從小行星上攜帶樣本物質返回地球，科學家將對其進行研究。

同時，他也在演講中提到利用行星資源，來對火星土壤進行改造。「一些小行星上有很豐富的氮磷鉀這種有機肥料，可以把這種資源帶到火星上種植所需的植物，這對未來的星際移民很有必要。」

據了解，在太空資源開發戰略上，國際社會已經展開了競爭。目前，包括美國、盧森堡、阿聯等國家在內，均公布了相應的法案，中國也在積極推進中。可以預見的是，未來不止是政府參與，眾多商業巨頭也將加入這一賽道，深度挖掘這一市場價值。

本世紀內或實現火星移民

移居火星無疑是人類離太空最近的一個夢想，代表了人類文明的不斷進步，但一定是循序漸進式的，不可一蹴而就。

在第二期直播的圓桌論壇中，莊逢源分享了他的看法，他認為人類在星際移民之前還有很多工作要做，比如哺乳動物在外太空條件下的生殖研究，包括胚胎生物的研究，同時也牽扯到很多倫理問題。他再次強調：「星際移民的標準，是能夠有下一代在另外一個行星上誕生。」

喻天弘則認為，真正大規模的移民，還是要有相應的商業價值，或者是社會價值。火星上有更好的工作、更好的發展機會，更宜居的環境，人類才有可能真正實現移民。

不過，他也承認技術的變革加速了這一目標的實現：「前陣子，Space X的龍飛船運載了兩位太空人，它的技術提升使得瞬時重力加速度沒有以前那麼大了，這意味著人類進入太空的門檻越來越低了。」他認為，如果不出意外，未來40年內人類就可實現火星移民。

圓桌會議，從左至右：火星學會中國區負責人崔婷婷、國際宇航科學院院士莊逢源、天體物理學博士喻天弘、達爾文細胞生物集團董事長程巍

同時，他認為火星是星際移民最合適的一個橋頭堡，人類先建立火星基地，利用火星的資源才能實現大規模移民，包括帶著燃料去太陽系邊界，也都是走一步用一步，但火星肯定是人類利用太空資源的第一步。

羅伯特·祖柏林博士在連線中說，這將是一個廣泛的國際努力。「現在，它可能不會像美國、歐洲、俄羅斯和日本那樣正式聯合起來建立我們的空間站。可能會有一些聯合項目的性質，但總的來說，這將是更多的複雜但有趣的事情。國家之間的競爭，公司之間的競爭，都是在進行一場創業的太空革命。」他表示，在他的新書《The case for space》中也談到了這個問題。

達爾文細胞生物集團董事長程巍，在論壇中也對火星移民充滿了期待。他認為，從熱力學第二定律來看，人類必然要建造一個耗散結構，從其他地方拿到更多的能量，來維持自身發展，所以移民火星是早晚的事。在火星移民的過程中，人類還需要解決繁衍、糧食等問題，同時讓人類壽命更長、更強壯、更智慧。

達爾文細胞生物集團董事長程巍

「我認為在2035年甚至之前，就可以實現火星移民，但整個經濟系統、生命系統的建設還需要一些時間，可能要到2080年才能搞定。」

當被問及人類是否會探索太陽系以外的空間時，程巍表示這種舉動非常危險：「假設有另外一個智慧文明，比人類早發展1萬年，如果人類被觀測到那後果將不堪設想，事實上我也不贊成發射太多探測器，儘量不要被發現的好。」

（本文首發鈦媒體App，整理 | 柳牧宗）

關於《宇宙生活指南》

《宇宙生活指南》是百度百家號獨家出品的太空科普系列直播。項目聯合全球頂尖航天科研院所、知名專家學者、商業航天機構共同打造，將通過旅行篇、移民篇、教育篇、探索篇、造夢篇等不同維度來探討商業航天、太空旅行、火星生存等熱點話題，暢想人類空間探索的未來。這個夏天，讓我們一起丟掉重力，開啟星際之旅。

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