【书摘】移民火星有去无回，掌握技术才是你活下来的关键

火星移民，不仅是一项使命，也是一次全人类探索未知的旅程。这是一次开拓人类生存边界的英雄之旅，一次有去无回的单程旅行。《火星移民指南》力邀多位航空航天领域专家以及诸多火星移民任务亲历者，详细讲述登陆火星背后的专业要求，以及种种触动人心的故事。通过这本书，人们会再次思考，未来人类是否有可能移民火星?

第一财经经出版机构授权，独家刊载《火星移民指南》的部分内容。

技术问题的解决，使火星探险成为可能。(图片来自电影《火星救援》)

创造力和创新能力在移民火星这种艰巨任务中，必不可少。事实上，这是该项目成功运营的关键。火星移民一定会从地球上带一些补给，有些是有用的，但有些是没用的，有些可能之后才能运送，这都难以预料。但我们能预料的是，这些移民会想出许多自己的方法，在火星上繁衍生息。比如维修和改进装备的方法，创造新经济和新的生存技术，如何利用火星土壤中的矿物质来补充营养，与在地球上的家人通信的方法，甚至艺术创作的方法等。

很多记者似乎难以区分科学和技术。我们经常听说，“NASA的科学家建造了一艘新飞船……”，然而这并不是科学家的工作，而是工程师的工作。技术是创造、建造、革新，科学是假设、调查、探索，它们无疑都是人类奋斗的成果，是人类卓尔不群的标志，让我们为生而为人感到自豪。帮助火星移民将方形过滤器插到圆形接口中的，不是科学，是技术。

技术问题的解决，使火星探险成为可能。在科学理论的指导下，技术将脱离对世界本质的粗浅认知，创造出前所未有的事物。火星移民解决问题的能力来自创造事物、动手去做的过程。这些能力也就是我们现在提倡的DIY 精神，不管是编写电子游戏程序、造车，还是3D 打印眼镜。火星移民候选人要具有建造、维修、创造、改进的能力。拥有这些不可或缺能力的移民，将让火星定居点持续下去，并建立人类永久居住地。

成功入选的“火星一号”申请人不应被各种技术要求吓倒。事实上，他们应该抓住机会，利用电路、机械和计算机，变得更强大。仅仅抽象地理解工作原理，远不如动手去做更有价值，甚至可以建造更好的东西来取代它们。这些技能并非都源于常规教育，相信很多工程专业的毕业生对宇宙飞船一窍不通。相反，火星移民要不断学习新知识，并将其运用到实践中。

曾经就有一位工程师救了我父亲的命。大约6 年前，佛罗里达州彭萨科拉(Pensacola)海军航空站，我父亲正驾驶一架T-6(海军称其为SNJ)比奇(Beechcraft)军用教练机。飞机起飞后，起落架收起，但起落架的操纵手柄滑脱，这导致他无法在降落时放下起落架。这些SNJ 飞机已经服役很久了。那段时间有一队工程师专门负责飞机保养，其中一名工程师用广播向父亲详细解释了解决方案：让他用脚把控制板移开(这个步骤需要一把锁扣钥匙，但父亲用一枚硬币来代替)，松开连接起落架的螺母，从而控制操纵杆移动。起落架能够自由移动后，父亲来回翻转飞机，尽可能快地摇晃，使起落架滑落。另一架飞机在他的下面飞行，确定飞机起落架锁定。最终，父亲轻松降落到地面，让那些想看好戏的学员空欢喜一场。

这种实践经验，是工程师在多年经历的诸多失败中积累起来的，也是火星移民成功的关键。在第一次火星之旅前，我们会对硬件和软件做好构思、计划、测试和执行工作。每一项工程规范都会在火星移民的日常生活中发挥作用：土木工程、环境科学、生物医学、电学、化学、航空航天以及软件工程等，都很重要。系统工程的分支学科也是如此。这与系统各部分间庞大、复杂的结构与联接有关，比如火星的生存环境、返回地球的交通工具。这里给出了这些规范发挥作用的原因。

●土木工程师需要建造土木防御工事，保持居住地的温度，保护火星移民免受高能粒子流和紫外线的伤害，尤其是当火星土壤不能按我们所预想的方式堆积时。

●环境工程师要找到方法，保证移民可以从自然环境中持续获取生存所需要的水和空气。

●生物医学工程师要设计制造夹板、眼镜、血管支架、假肢、模型、防护装备以及其他伤病必需的装备，否则突如其来的疾病会用尽从地球上带去的储备。

●化学工程师需要了解如何使冶炼技术适应火星环境，让移民不需要携带专用设备，就能从环境中提炼材料。

●电气工程师要维修、重新设计和创造新的电路系统，以保障定居点正常运作，确保技术革新不会比地球上落后太多。

●航天工程师将追踪即将到达的飞船，建造返回地球的火箭，应对火星上的大风和沙尘暴造成的意外问题。

●软件工程师要编写新的应用程序，满足移民的计算机需求，比如定位工具、游戏和通信工具。他们需要升级原有的软件，使之与来自地球或自主设计的新代码匹配。

怀着这样的勇气，许多人已经开始着手建造自己的航天器，而我能与这个特殊群体进行交流。目前，包括自制航天器在内的这种航天工程项目，在美国已经非常普遍。大学四年级会开设相关课程。我在康奈尔大学任教期间，学生已经建造了4 个小型航天器，还有更多航天器正在建造中。一些高中生甚至也有了航天经验，如在华盛顿特区附近的托马斯• 杰斐逊高级中学(Thomas Jefferson High School)，学生发射了一枚葡萄柚形的航天器。2013 年，这枚航天器向地球传回了消息。实际上，这种小型航天器是目前已发射的卫星中最普遍的一种。

这些令人振奋的技术发展趋势，让我们得以思考太空的未来以及人类所处的位置。创业型太空公司正在建造火箭、地球观测卫星、卫星服务平台和小行星采矿机器人。除了“火星一号”，还有不少想在未来10 年将人类送入轨道、送上月球、送往火星的秘密计划。其中，大部分计划可能将通过风险投资的支持得以开展，而非人们所熟知的政府资助。与此同时，NASA 正在重新寻找创新的源泉，拨款支持新技术研发，从而扩大科学探索的范围。再加上一些“ 创客运动”的成员，他们对掌握技术进步的所有权充满热情。我们发现，采用3D打印技术和其他尖端制造技术，能够加速将商用航天器送入轨道的步伐。

在这个新世界中，从家用电子产品飞速发展的过程中，不少大学吸取了相关经验，采用了航天器研制中的系统工程法，弃用了已经过时几十年的旧规范，这些规范正在影响航天工程的成本和进度。我们将为个人定制星际探险计划，创造具有广泛知识性和社会性影响的研究成果。抓住这种灵活的小型太空项目带来的机遇，将改变我们所在的星球以及地球之外的世界。如今，学者们已经掌握了制造太空系统的方法，他们将成为掌握新型私人航天器设计规范的新一代，使用太空材料，建造跨越太阳系探索的基础设施，甚至从众包中获益，帮助他们以前所未有的方式探秘太空。

这并不是说利用和获取当地资源的方式是史无前例的，或者说和人类祖先离开非洲的大迁徙有什么不同。美洲殖民史上能找到大量有关适应当地环境的例子。宾夕法尼亚州多伊尔斯敦(Doylestown)的亨利• 默瑟博物馆(Henry Mercer Museum)展示了一些证据，显示出欧洲殖民者极富创新精神。博物馆中陈列着不少古怪的藏品—— 18、19 世纪的日常生活工具。这些藏品中让我觉得很有意思，不仅是在没有专门的工具和金属，很多时候在连钉子也没有的情况下，聪明的人类也创造了自己的生活，还创造性地使用手头可用的材料，比如水桶。当时没有制桶技术，更不用说用于固定桶板的金属带，早期定居的人类会砍下一棵大树，把树干截成水桶般大小的圆柱，然后把它挖空。他们会用一棵非常长且轻的树，像跷跷板那样找一个平衡的支点, 利用杠杆原理，使水桶在水井里上下移动，而不是建个齿轮传动器来实现升降。

很显然，树到处都是。建造大型设备的空间也很充足。博物馆有一个苹果榨汁机，是用60 多厘米厚的木板制成的，以提供必要的机械力来榨汁。但到了火星上，很难找到制作大型工具的木料。火星移民能找到哪些现成的材料呢?水和土壤。所以短期内，制作陶器、瓷器和黏土砖是可行的。火星上的建筑物，可能与新墨西哥州早期拓荒者的草屋相似，而非想象中用铝和特殊塑料建造的结构精巧、高耸入云的未来建筑。我希望，新移民能熟悉人类材料技术发展的快速过程：从取代泥砖这种古老材料的瓷器、铁、青铜到现代复合材料等。移民也可能会用我们想不到的新方法，从火星土壤中获取生产材料。

《火星移民指南》

[美]诺伯特•克莱弗特 等编著

郑永春、门雪洁 译

浙江人民出版社2017年7月