【編者的話】

備受矚目的中國行星探測工程“天問二號”探測器，已在西昌衛星發射中心完成技術區總裝、測試、加注等工作后，順利轉入發射區，計劃5月底擇機實施發射，開啟宇宙之旅。

它的前輩“天問一號”出色完成了火星環繞、著陸和巡視等火星探測任務，其繼任者“天問三號”也將開展火星采樣返回任務。啟程在即的“天問二號”，肩負著近地小行星伴飛、取樣、返回以及主帶彗星伴飛探測等多項任務。有評論指出，雖然不赴火星，但“天問二號”將為“天問三號”采樣返回任務進行關鍵技術驗證。一旦成功，中國將成為世界上首個實現火星采樣返回的國家。火星究竟哪來的魅力，吸引著世界各國競相前往？

“祝融號”火星車在火星表面行走 （資料圖）

火星，這顆距離地球最近的行星之一，自古便激發著人類的想象力。早期，因其顏色偏紅，異于其他星球而引人注意。后來，發現其與地球相似，因而持續吸引人類前往探索。天文學家一直在推測，火星上是否有生命存在，是現在有，還是過去的某一時期有？

上世紀六十年代以來，各國探測器飛越、環繞火星，并在火星表面著陸和巡視。這些一去不復返的航天器，不僅記錄了技術的進步，也折射出人類探索未知的永恒渴望。如今，火星探測正在向采樣返回、載人登陸方向邁進，未來可能成為人類文明的“第二家園”。

從神話到科學

■ 望遠鏡觀測終結火星神話

火星在夜空中時隱時現，呈現特殊的紅色。這個神秘的天體在人類文明早期便占據重要地位。古埃及人稱其為“紅色之星”，羅馬人將其與戰神馬爾斯（Mars）聯系起來。中國古代將火星稱為“熒惑”，“熒惑守心”的天象被視為災難將至的象征。漢代天文學家張衡在《靈憲》中記載了火星的逆行現象。直到17世紀，火星仍被賦予宗教或神話色彩。

1610年，伽利略用自制望遠鏡首次觀測火星，但僅能分辨出模糊的紅色圓盤。1659年，荷蘭天文學家惠更斯首次繪制火星表面草圖，測得火星自轉周期約為24小時。英國天文學家威廉·赫歇爾經過長期觀測，推測火星存在大氣和季節變化，兩極可能存在冰冠。

■“火星運河和文明”猜想

1877年，意大利天文學家喬凡尼·夏帕雷利觀測到火星表面的線性結構，將其稱為“canali”（意大利語“溝渠”，指的是各種自然作用形成的水道），在英語世界被誤譯為“運河”，引發“火星文明”的狂熱猜想。美國天文學家洛厄爾進一步推波助瀾：在1906年出版的《火星及其運河》中，宣稱“運河”是智慧生命建造的灌溉系統。洛厄爾為這顆瀕死的行星描繪了一幅熱鬧非凡的圖景：火星居民建造巨大的運河灌溉系統，把水分配給火星赤道附近的人口聚居區。然而，很少有天文學家接受這一推斷，此后的天文望遠鏡觀測也未有證實。盡管如此，洛厄爾這一說經廣泛傳播，仍催生了大量科幻作品，如威爾斯創作的科幻小說《星球大戰》。

■ 美蘇太空競賽

1960年，蘇聯發射人類首個火星探測器“火星1A號”，但因火箭故障失敗。此后十年間，蘇聯11次發射嘗試，只有“火星3號”著陸時傳回20秒信號。

美國后來居上，取得一系列重要突破。1964年，“水手4號”首次成功飛越火星，傳回21張照片，展現出火星布滿隕石坑的荒涼景象。1971年，“水手9號”成為首個火星人造衛星，繪制全球地圖，發現太陽系最高火山奧林匹斯山和長4000公里的水手峽谷。1975年，“海盜1號”和“海盜2號”實現首次軟著陸，分析了土壤成分并傳回氣象數據，在探測有無生命存在的實驗中沒有發現任何高級生命痕跡，結果導致長期爭議。

■ 航天新時代

科學家重新定位火星探測的科學目標，從“尋找生命”轉向系統研究火星地質與氣候歷史，取得了一連串的成果：1996年，美國的“火星全球勘測者號”繪制精度地形圖，發現古代河床痕跡。2003年，“機遇號”與“勇氣號”發現赤鐵礦和古代湖泊沉積物，證明火星曾存在液態水。2012年，“好奇號”在蓋爾隕石坑檢測到有機分子，揭示火星可能具備微生物生存條件。2021年，“毅力號”火星車采集巖石樣本、實驗制氧技術，“機智號”無人機完成火星首飛。我國的“天問一號”實現了“繞、著、巡”一步跨越，“祝融號”發現水合礦物，為火星中低緯度地區曾存在古代海洋提供了極為重要的證據。

火星探測帶動技術突破

■ 從硬著陸到精準控制

火星大氣僅為地球1%，氣動減速不能只靠降落傘。美國宇航局開發“空中吊車”系統，用于“好奇號”火星車登陸。“毅力號”火星車采用激光雷達與視覺導航，在著陸前實時比對地形，誤差控制在40米內。我國的“天問一號”，則是融合氣動減速、降落傘和反推發動機，實現復雜地形自主避障。

■ 從太陽能到核動力

沙塵暴可覆蓋電池板，導致能量驟降，如“機遇號”火星車因沙塵暴失聯。“好奇號”和“毅力號”火星車用放射性同位素钚-238衰變供能，不受光照限制，但成本高昂且原料稀缺。

■ 原位資源利用

“毅力號”搭載的MOXIE設備，成功從CO?大氣中提取氧氣，效率達每小時10克，為未來人類呼吸和火箭燃料制備奠定基礎。通過在火星極地部署鉆探設備，可以提取水冰，以生產飲用水和氫氧燃料。從火星土壤中提煉金屬，生產各種結構材料，作為建筑和輻射防護，都需要原位利用火星資源。

火星移民還有多遠

或許還需要很多年，才能看到太空探險者在這顆紅色星球上漫步，但幾乎所有的科學家都相信，這一天終會到來。

■ 短期目標（2030—2040年）

（1）火星采樣返回。NASA與歐空局合作的“火星樣本返回計劃”預計2033年將“毅力號”采集的巖石送回地球，解析生命痕跡與地質歷史。我國“天問三號”計劃2030年前后實現自主采樣返回。

（2）載人登陸準備工作。美國宇航局阿爾忒彌斯計劃通過重返月球驗證深空居住艙、輻射防護等技術。SpaceX開發的星艦計劃2030年運送首批宇航員，建設臨時基地。歐空局尋求ExoMars任務新合作伙伴。

■ 中期目標（2040—2070年）

（1）永久基地建設。科學家計劃利用3D打印技術，用火星土壤（風化層）打印防輻射建筑。但銀河宇宙射線（GCR）可穿透現有艙體，需開發新型屏蔽材料（如聚乙烯—水凝膠復合材料）。科學家還將通過實驗封閉式農業（如種植轉基因土豆），實現氧氣與食物的部分自給。

（2）火星地球化探索。計劃開展大氣增厚實驗，釋放地下CO?或合成全氟化碳（PFCs）增強溫室效應，提升地表溫度。他們還計劃創造人工磁場，在火星與太陽間的拉格朗日點部署磁盾，偏轉太陽風以保護大氣層。

■ 長期愿景（2070年后）

利用熔巖管洞穴建造地下城市，抵御輻射與極端溫度。開采鐵、硅等資源制造工具，減少對地球的依賴。接下來，將火星作為深空跳板，利用其低重力（地球38%）降低前往小行星帶的能源成本。與此同時，低重力導致肌肉萎縮、視力損傷，需人工重力艙或基因編輯干預。

人類文明新家園

從伽利略的望遠鏡到“祝融號”的車輪，人類對火星的探索史是一部技術與想象交織的史詩。每一次失敗與成功都在重塑我們對宇宙和自身的認知。未來，火星或將成為人類跨行星生存的試驗場，而這段探索歷程，終將證明文明的邊界，永遠在于超越已知的勇氣。

當第一代火星嬰兒誕生時，人類或將真正成為“多行星物種”，在紅色星球上續寫新的篇章。

更多內容詳見5月27日新民晚報第9版“科技前沿”

【作者簡介】

鄭永春，博士，研究員，深圳科學技術館館長、深圳理工大學特聘教授、中國科學院國家天文臺研究員、華東師范大學中小學地理國家教材建設重點研究基地兼職研究員、中國科學技術大學兼職教授、義務教育科學課程標準修訂組成員，主要從事太空探索與科學教育研究。

走遍全國33個省市自治區的500多所大中小學、科技館、圖書館，培訓中小學教師近萬人，青少年科普報告聽眾達數千萬人次，被孩子們親切地稱為“火星叔叔”。在國內外重要期刊發表學術論文50余篇，發表科普文章400多篇，著有《太空探索通史》《從無窮小到無窮大》《神奇的新能源》《科學原來這樣學》《浩瀚的宇宙密碼》《火星零距離》《飛越冥王星》《太空地圖》等20多本科普圖書。被授予首批科普中國形象大使、中國首次月球探測工程圓滿成功有功人員獎、探月工程嫦娥二號任務突出貢獻者獎、全國十大科學傳播人物、美國天文學會卡爾薩根獎、中國科學院院長獎等。

原標題：《新民·科技前沿｜從科幻到現實，永不停歇的火星探索》

欄目編輯：王蕾 文字編輯：董純蕾 題圖來源：新民晚報制圖 圖片來源：中國載人航天工程辦公室

來源：作者：鄭永春