網易科技：地球已經不能滿足人類探索的需求了嗎?我們為什么要將神秘的宇宙作為新的探索目標?

張帆：首先，地球已經不能滿足人類探索的需求”其實并不完全是我們去宇宙的原因，相比“蛟龍號”進入深海要面對幾百個大氣壓，太空是真空環境，只需要裹住倉里的一個大氣壓，這方面反而容易一些。

太空探索的關鍵問題是得把飛船打到天上去，很費燃料，換句話說就是很費錢，返回的時候由于地球上有大氣，飛船在大氣里下降速度快導致摩擦生熱燃燒，所以保護也非常棘手。

所以在太空探索時，能否避開進入和逃離大氣層，就直接在太空里面造太空飛船，避免摩擦燃燒，也不需要讓它逃離哪個引力場是一個值得研究的課題。這種想法從某種程度上催生了現在比較流行的“太空挖礦”，太空挖礦的一個目的就是拉一個小行星到地球附近，在上面把小行星上的東西變成可以3D打印的材料，之后直接在太空站把飛船尤其是比較重的部件做出來。這些事情做到了的話，太空探索比鉆到地球深處甚至內部更方便。

另外我們探索宇宙，尤其是行星探索，除了建一個新的基地以外，對地球還有很重要的參考意義。地球上的環境比較特殊，是有可能會變的，不光是全球變暖問題。當地球發生極端變化的時候，人類怎么樣能夠生存，我們可以從火星、金星的探索里，學到在極端環境下的生存之道，對將來長期在地球上生存，也有很重要的意義。另外，即便只是為了了解我們地球上現有的各種地質、地磁等現象的來源，探索其它行星也是非常有效可行的獲取線索和比對數據的方法。

網易科技：在登月完成后，人類為什么會選擇火星?

張帆：近期來看是技術上可行，遠期有一些很明確的科學，甚至社會學的目標。火星還是挺有意思的，但其實還不是一開始就選了火星。首先考慮的問題其實是得離得近。因為距離遠通訊信號就弱，導航也很難。而且如果去到外太陽系，距離太陽遠，能量供給很難保證，得用大量核電池，如果發射失敗爆炸了肯定不是什么好事。而去近的地方有兩個選擇，往內走有金星，往外是火星。

其實上世紀中葉金星更受歡迎，因為金星跟地球尺寸基本一樣，里面的巖石結構的構成也基本一致。而火星其實只有地球質量的1/10，它更像一個大一點的月亮。而且金星的外面被一層云包裹，看不見里面到底是什么，所以早先大家想象在里面可能有生命。早期尤其是蘇聯做了很多金星探索。

但是金星上存在不可控的溫室效應，地球上如果人類不加以控制可能也會發生類似的事。溫室效應導致金星表面溫度高達500度左右，比距離太陽更近的水星溫度還高，其大氣里也基本已經沒有水了，水全都蒸發到特別上面，太陽光把它電離變成氫和氧，氫很輕，上浮跑到太空里，沒辦法再回來形成水。所以金星很干，也特別熱，不太可能有生命，探索價值有限。

金星的大氣壓還特別高，表面大概是90個大氣壓，跟深海1000米是差不多的。可以想象要是去金星載人探險，得把蛟龍號一樣沉的飛船打到太空，即使有錢技術上也不一定達得到，所以金星探測比較困難。

其實即便是無人探測器也很難抵受這樣的高溫、高壓。另外金星上的云實際是硫酸，會腐蝕。蘇聯打了很多探測器上去，有一個成功著陸，也只工作了二十幾分鐘就掛了。所以金星基本上探測就先告一段落了，但之后并非沒有可能繼續對金星進行探索。

有一種可能性，不完全降到地面，降到大概幾十公里的高度，用氣球飄在半空，那附近大概是一個大氣壓，引力又跟地球差不多。但是還是得帶氧氣面罩，穿一些不被酸雨腐蝕的衣服。

去火星反而比較容易，雖然火星比金星略遠，但是火星比較適宜登陸。

火星環境和金星正好相反，經歷了不可控的冰箱效應。火星氣候很冷，大氣壓特別低。由于小，所以形成之初的余熱堅持不了太久，火星里面大概是四十億年之前可能冷卻了，冷卻之后發電機效應沒了，磁場消失。現在有一些磁場的遺跡，但是沒有像地球南北極之間的大磁場，沒有辦法保護行星，太陽風直接吹到電離層上面，把大氣層的帶電粒子吹跑了。而且火星質量只有地球的1/10，引力能夠束縛到多少大氣也是個問題。所以火星的大氣非常稀薄，大概只有地球的1%。

火星的環境也比較惡劣，上面有很多特別細的像煙一樣的粉塵，很容易被風卷起來，形成席卷整個火星的沙塵暴，電影火星救援里的大風暴是真實存在的，但是電影不太真實的一點是，火星上大氣稀薄，風速即使很高但沒什么勁，不會把東西吹得到處亂跑，所以實際上危害沒有那么大。

長期的考量是，我們有很多人提到去火星移民或者是建一個大的基地，甚至把火星整個氣候改造，變成一個宜居的度假勝地，這實際上很困難的。

火星的好處是它有相當多的水，主要是以冰的形式存在。在星際探索里面，水不光是人類需要，它是一個極性溶劑，對化學形式生命體的存在可能都很重要，同時我們也可以想辦法把氫從里面提取出來，水被分離成氫和氧之后，可以拿來做燃料。

但要想讓火星溫度比較宜居，還需要把更多的二氧化碳搞出來，火星上有二氧化碳的干冰，所以馬斯克想了一個辦法，其實也不是他想的之前有人做過這個研究，能不能拿核彈去炸干冰蓋。但是算了一下，把所有都炸出來，大氣密度也就從地球的1%增到7%，可能干了一個遺患無窮的事，但是實際氣候改善沒有太多。所以長期移居，想把整個氣候改變可能是不太靠譜的。

另外再怎么改變也不太可能變出氧氣，氧氣是地球上特殊的產物，它實際上是生物排放的廢氣，是生物過程的一個副產品。氧是一個強氧化劑，很容易跟其他東西起反應，所以很難也一般不會自然的在一個環境里存在。

地球上有氧氣是因為有原始的生物還有樹。氧氣對絕大部分早期生物來說是劇毒，我們抗衰老也有抗氧化的說法，實際上要是硬講我們慢慢的在被氧氣毒死也不是完全沒道理，但是人不能不吸氧氣，因為高等生物需要很多的能量供給，需要有很強的氧化劑來產生強烈的化學反應來釋放能量。所以想把火星改造成宜居、不戴面罩也可以到處亂跑的環境，只有科幻片才有，現實基本上沒有什么可能性實現。

長期來講，可以建基地，但也就是放大版的月球基地，不太可能改造整個星球。

去火星還有一個很重要的目標，是去看有沒有生物。要想從零開始做出來真正的復雜生命是很難的，所以如果在宇宙另外一個地方，比如火星，發現了和地球完全不一樣的生命的結構，就是打開了另外一扇門。因為我們不能創造生命，只能改造，也許可以把它改成各種各樣的東西拿出來治病。

網易科技：和登月比起來，為什么去火星更難?它難在哪里?

張帆：火星類似一個大號的月球，它的特點是大氣稀薄、引力小，所以登陸方式跟月球比較像。但火星要更難一點。

月球上基本沒有大氣，就貼著地面特別薄的一層，沒法用降落傘，我們的嫦娥登月都是用的反向推力火箭，沖著地面方向噴從而減速。

在火星上有大氣，可以用降落傘，但是由于火星大氣密度不夠大，所以光是降落傘不太好用，一般采用混合式方法，比如美國的Curiosity好奇號登陸的時候，先用降落傘把速度降到聲速以下，再反向助推。這方案行之有效，但是步驟多了之后，出問題的可能性就大。

如果想要載人登陸火星，問題就更加棘手。因為人是需要有生命保障系統的，飛船的空間也不可能特別小。但是一旦登陸火星的東西達到10噸左右量級，就需要一個美式足球場大小的降落傘把它降到亞音速。

首先降落傘本身有重量，而即使能做到很輕，它從折疊到展開的過程也需要時間，算一算還沒展開成足球場那么大，就撞到地上去了。所以沒有辦法用降落傘把它降到亞音速，必須要在超音速環境下，就得開反向助推了。這其實是很麻煩的事情，沒有聲音作為壓力波在飛行器前面開路，前方大氣在“毫無準備”、“毫無躲閃”的情況下被飛行器撞到，很容易形成激波，有可能開了助推反而掉得更快，或者產生湍流影響飛行器姿態。但也不是沒法解決。馬斯克的SpaceX有火箭助推器回收，比如獵鷹9號回收，實際上大概在四倍音速就已經開始反向助推了。掉到離地面70公里左右時，它的工作環境基本上跟火星已經很像了。

雖然技術并不是不可能，但需要第一批去的人非常勇敢拿肉身實驗。總而言之去火星還是非常有意義，也有很多可以期待的，我們生活在一個很有意思的年代。在后面會有很多很有意思的事情發生，尤其是宇宙探索方面。