当地时间本周二，科学狂人埃隆·马斯克的SpaceX在进行星舰原型机SN9的试飞时遭遇失败，落地后发生爆炸。马斯克并没有受到影响，在SN9的旁边，SN10已经就位，等待着属于它的试飞。

星舰是SpaceX开发的新一代重型火箭，其重要使命就是实现载人登陆火星的计划。就在前不久，马斯克刚刚放出豪言，要在5年半的时间里实现载人登陆火星的伟大壮举。相比之下，连人类航天工业领头羊——美国宇航局的相同计划也只是预期在2033年。

早在1969年，人类就已经实施载人登月了，如今52年过去了，依然没有取得更多的突破。

那么，登陆火星和登陆月球有何区别？为什么登陆火星如此之难呢？

说到底，登陆火星有两个最为关键的难点，那就是距离问题和火星环境问题。就是这两个难点，像蝴蝶效应一般，引发了更多的难题。

（图片说明：我国的天问一号火星探测任务）

距离

  • 发射窗口

火星和太阳的平均距离为2.28亿公里，而地月距离只有38.4万公里，前者是后者的近600倍。人类航天器想要飞到火星，就需要更多的燃料。同时，携带更多的燃料，有需要更多更多的燃料来携带这些燃料。也就是说，随着距离的增加，对火箭运载能力的要求就呈指数级增加。因此，NASA也一直在尝试开发核动力火箭，以求大幅提高火箭的能力。

因此，人类向火星发射航天器，必须要选择地球和火星的相对位置最近的时机，也就是所谓火星冲日的时机。这样的机会平均每26个月出现一次，这就是火星探测的窗口期。2020年7月底，我们迎来了一次新的火星探测窗口期，世界上有三个国家发射了火星探测器；而下一次的窗口期，就要等到26个月了。

  • 孤立无援

最近这三颗火星探测器，都将在最近几天抵达火星，比如我国的天问一号，将在2月10日除夕当天进入火星引力场内。没错，即使是在窗口期，火星探测器也要在旅途上花费至少5个月的时间。这意味着，火星探测不可能像月球探测一样得到实际意义上的任何补给，所有的生存必需品都要一次性携带到火星上，这对火箭运载能力的要求就进一步提高了。

（图片说明：美国的毅力号火星车）

在月球上，宇航员呼吸的空气、食物和水源的补充，都可以和他们一起升空。而对于火星探测任务来说，一口气携带这么多补给是非常困难的。正因如此，NASA的毅力号火星车也携带了许多设备，尝试在未来帮助宇航员在火星上“自力更生”，通过先进的设备在火星上制造氧气、合成净水、制作食物。

而且，这些设备又不是凭空就能运行的，这需要大量的能源。你可能以为用太阳能就可以，但实际情况是，由于轨道半长轴是地球的1.5倍，火星上的太阳能远比地球要少，尤其是要支持这些先进设备的运行，更是力不从心。因此，如何携带足够多的能源，也是一个难题。

  • 恐怖的孤独

正是由于火星探测有26个月的窗口期，宇航员的返程也不得不遵从这样的限制。这意味着，生活在火星的宇航员将不得不在火星上生存超过2年的时间。再考虑到往返的路程，他们将不得不离开地球差不多2.5年的时间。

在这两年半的时间里，即使会有几个同伴，但终于只能与这几个人相对，再加上对亲人、朋友的思念，将会给宇航员带来前所未有的孤独感。你可能想象不到这样的孤独感有多可怕，但几乎可以肯定，比你想象的要更加可怕。这种心理上的持续打击，将会给人带来可怕的冲动行为。因此，载人登陆火星任务，对于宇航员的生理和心理素质都提出了极其严苛的挑战。

（图片说明：人类未来火星基地艺术图）

环境

  • 辐射

科学家认为，整个火星任务执行期间，宇航员面临的最大威胁就是强大的辐射。在地球上，我们有大气层和地磁场的保护，几乎不用担心被辐射所伤害。但是到了火星，大气层比地球稀薄，磁场也更弱，宇航员就要面临被来自于太阳和宇宙的各种辐射所伤害的威胁。尤其是往返途中的10个月，连这样稀薄的大气层和微弱磁场都没有，宇航员也更有被辐射导致癌症或者大脑相关疾病的危险。

研究表明，发达国家平均每个人每年受到的辐射剂量约为62毫西弗特。而根据NASA的一项研究，宇航员在往返路上每天要接受1.64毫西弗特的辐射，相当于地表的9.5倍；在火星上的每一天也要受到0.73毫西弗特的辐射，相当于地表的4.3倍。计算下来，执行一次火星登陆任务，他们要在两年半时间里接受1000毫西弗特的辐射。

科学家指出：人体每受到1西弗特的辐射，患癌概率将增加1.65%。2西弗特的辐射就极有可能导致一个人早逝，6-7西弗特足以致人马上死亡。尤其是为了解决能源和动力问题，NASA尝试开发核动力火箭，或将带来更多的辐射。可以说，宇航员真的是在用生命来执行任务。

（图片说明：利用当地资源和3D打印技术在月球建造人类基地的假想图）

对此，科学家们也提出了解决方案，那就是利用3D打印技术和行星上的材料，建造出可供宇航员居住并且能够抵御辐射的基地。这种方法既可以降低成本，又能够有效地建立起人类的生存基地，便于未来对火星的开发。

  • 重力

重力对载人登陆火星的任务要求，又分为两个方面：

（图片说明：绕火星轨道基地艺术图）

  1. 火星表面重力是地球的4/9，相当于月球的2.67倍。首先，这对于着陆器的降落就提出了非常高的要求，即使是火星车，着陆失败的案例也比比皆是，更不用说完全不在同一个重量级的载人登陆器了。同时，航天员还是要回来的，和登月相比，火星着陆器上升并返回地球的难度要更大，需要的能源也更多。
  2. 即便如此，火星表面和地球相比也算是低重力环境，更不用说往返路程上10个月太空微重力环境。这种重力对于人体的影响，科学家所知还比较少，只知道会对骨骼、肌肉、视力、血液循环等方面有比较明显的影响，这些方面也已经足够令人担忧，甚至也会造成 心理问题。因此，在开展载人登陆火星任务的同时，如何保护宇航员的身心健康，也是科学家必须要面对的一个问题。

总结

不得不说，上面说到的每一个问题，对于目前的人类来说都是很难解决的。诚然，马斯克的SpaceX公司在火箭发射能力上非常优秀，并且未来的星舰技术能够取得更大的飞跃，但是其他问题如何解决，不知他们是否有所考虑。至于他此前所说的2050年前实现100万人登陆火星，就更让人感到神奇了。

在举办于12月8日至10日的科学与技术论坛线上会议上，印度彭迪切里大学的研究生研究员和物理学副教授Malaya Kumar Biswal 和Ramesh Naidu Annavarapua 则一共罗列出了人类面临的14大挑战。或许，随着人类对火星的了解越来越多，未来还会发现更多的问题。

（图片说明：埃隆·马斯克）

我们当然希望人类早日实现载人登陆火星，但我们希望去哪里的是能够安全回家的宇航员，而不是壮士一去兮不复还的敢死队。