當地時間本週二， 科學狂人埃隆·馬斯克的SpaceX在進行星艦原型機SN9的試飛時遭遇失敗， 落地後發生爆炸。 馬斯克並沒有受到影響， 在SN9的旁邊， SN10已經就位， 等待著屬於它的試飛。
星艦是SpaceX開發的新一代重型火箭， 其重要使命就是實現載人登陸火星的計畫。 就在前不久， 馬斯克剛剛放出豪言， 要在5年半的時間裡實現載人登陸火星的偉大壯舉。 相比之下， 連人類航太工業領頭羊——美國宇航局的相同計畫也只是預期在2033年。
早在1969年， 人類就已經實施載人登月了， 如今52年過去了， 依然沒有取得更多的突破。
那麼， 登陸火星和登陸月球有何區別？為什麼登陸火星如此之難呢？
說到底， 登陸火星有兩個最為關鍵的難點， 那就是距離問題和火星環境問題。 就是這兩個難點， 像蝴蝶效應一般， 引發了更多的難題。
（圖片說明：中國的天問一號火星探測任務）
距離發射視窗
火星和太陽的平均距離為2.28億公里， 而地月距離只有38.4萬公里， 前者是後者的近600倍。 人類航天器想要飛到火星， 就需要更多的燃料。 同時， 攜帶更多的燃料， 又需要更多更多的燃料來攜帶這些燃料。 也就是說， 隨著距離的增加， 對火箭運載能力的要求就呈指數級增加。
因此， 人類向火星發射航天器， 必須要選擇地球和火星的相對位置最近的時機， 也就是所謂火星沖日的時機。 這樣的機會平均每26個月出現一次， 這就是火星探測的視窗期。 2020年7月底，
孤立無援
最近這三顆火星探測器， 都將在最近幾天抵達火星， 比如中國的天問一號， 將在2月10日除夕當天進入火星引力場內。 沒錯， 即使是在視窗期， 火星探測器也要在旅途上花費至少5個月的時間。 這意味著， 火星探測不可能像月球探測一樣得到實際意義上的任何補給， 所有的生存必需品都要一次性攜帶到火星上， 這對火箭運載能力的要求就進一步提高了。
（圖片說明：美國的毅力號火星車）
在月球上， 宇航員呼吸的空氣、食物和水源的補充， 都可以和他們一起升空。 而對於火星探測任務來說， 一口氣攜帶這麼多補給是非常困難的。 正因如此， NASA的毅力號火星車也攜帶了許多設備， 嘗試在未來説明宇航員在火星上「自力更生」， 通過先進的設備在火星上製造氧氣、合成淨水、製作食物。
而且， 這些設備又不是憑空就能運行的， 這需要大量的能源。 你可能以為用太陽能就可以， 但實際情況是，由於軌道半長軸是地球的1.5倍，火星上的太陽能遠比地球要少，尤其是要支援這些先進設備的運行，更是力不從心。因此，如何攜帶足夠多的能源，也是一個難題。
恐怖的孤獨
正是由於火星探測有26個月的視窗期，宇航員的返程也不得不遵從這樣的限制。這意味著，生活在火星的宇航員將不得不在火星上生存超過2年的時間。再考慮到往返的路程，他們將不得不離開地球差不多2.5年的時間。
在這兩年半的時間裡，即使會有幾個同伴，但終於只能與這幾個人相對，再加上對親人、朋友的思念，將會給宇航員帶來前所未有的孤獨感。你可能想像不到這樣的孤獨感有多可怕，但幾乎可以肯定，比你想像的要更加可怕。這種心理上的持續打擊，將會給人帶來可怕的衝動行為。因此，載人登陸火星任務，對於宇航員的生理和心理素質都提出了極其嚴苛的挑戰。
（圖片說明：人類未來火星基地藝術圖）
環境輻射
科學家認為，整個火星任務執行期間，宇航員面臨的最大威脅就是強大的輻射。在地球上，我們有大氣層和地磁場的保護，幾乎不用擔心被輻射所傷害。
但是到了火星，大氣層比地球稀薄，磁場也更弱，宇航員就要面臨被來自於太陽和宇宙的各種輻射所傷害的威脅。尤其是往返途中的10個月，連這樣稀薄的大氣層和微弱磁場都沒有，宇航員也更有被輻射導致癌癥或者大腦相關疾病的危險。
研究表明，發達國家平均每個人每年受到的輻射劑量約為62毫西弗特。而根據NASA的一項研究，宇航員在往返路上每天要接受1.64毫西弗特的輻射，相當於地表的9.5倍；在火星上的每一天也要受到0.73毫西弗特的輻射，相當於地表的4.3倍。計算下來，執行一次火星登陸任務，他們要在兩年半時間裡接受1000毫西弗特的輻射。
科學家指出：人體每受到1西弗特的輻射，患癌概率將增加1.65%。2西弗特的輻射就極有可能導致一個人早逝，6-7西弗特足以致人馬上死亡。尤其是為瞭解決能源和動力問題，NASA嘗試開發核動力火箭，或將帶來更多的輻射。可以說，宇航員真的是在用生命來執行任務。
（圖片說明：利用當地資源和3D列印技術在月球建造人類基地的假想圖）
對此，科學家們也提出瞭解決方案，那就是利用3D列印技術和行星上的材料，建造出可供宇航員居住並且能夠抵禦輻射的基地。這種方法既可以降低成本，又能夠有效地建立起人類的生存基地，便於未來對火星的開發。
重力
重力對載人登陸火星的任務要求，又分為兩個方面：
（圖片說明：繞火星軌道基地藝術圖）
火星表面重力是地球的4/9，相當於月球的2.67倍。首先，這對於著陸器的降落就提出了非常高的要求，即使是火星車，著陸失敗的案例也比比皆是，更不用說完全不在同一個重量級的載人登陸器了。同時，太空人還是要回來的，和登月相比，火星著陸器上升並返回地球的難度要更大，需要的能源也更多。
即便如此，火星表面和地球相比也算是低重力環境，更不用說往返路程上10個月太空微重力環境。這種重力對於人體的影響，科學家所知還比較少，只知道會對骨骼、肌肉、視力、血液迴圈等方面有比較明顯的影響，這些方面也已經足夠令人擔憂，甚至也會造成 心理問題。因此，在開展載人登陸火星任務的同時，如何保護宇航員的身心健康，也是科學家必須要面對的一個問題。
不得不說，上面說到的每一個問題，對於目前的人類來說都是很難解決的。誠然，馬斯克的SpaceX公司在火箭發射能力上非常優秀，並且未來的星艦技術能夠取得更大的飛躍，但是其他問題如何解決，不知他們是否有所考慮。至於他此前所說的2050年前實現100萬人登陸火星，就更讓人感到神奇了。
在舉辦於12月8日至10日的科學與技術論壇線上會議上，印度彭迪切裡大學的研究生研究員和物理學副教授Malaya Kumar Biswal 和Ramesh Naidu Annavarapua 則一共羅列出了人類面臨的14大挑戰。或許，隨著人類對火星的瞭解越來越多，未來還會發現更多的問題。
（圖片說明：埃隆·馬斯克）
我們當然希望人類早日實現載人登陸火星，但我們希望去哪裡的是能夠安全回家的宇航員，而不是壯士一去兮不復還的犧牲者。
但實際情況是，由於軌道半長軸是地球的1.5倍，火星上的太陽能遠比地球要少，尤其是要支援這些先進設備的運行，更是力不從心。因此，如何攜帶足夠多的能源，也是一個難題。恐怖的孤獨
正是由於火星探測有26個月的視窗期，宇航員的返程也不得不遵從這樣的限制。這意味著，生活在火星的宇航員將不得不在火星上生存超過2年的時間。再考慮到往返的路程，他們將不得不離開地球差不多2.5年的時間。
在這兩年半的時間裡，即使會有幾個同伴，但終於只能與這幾個人相對，再加上對親人、朋友的思念，將會給宇航員帶來前所未有的孤獨感。你可能想像不到這樣的孤獨感有多可怕，但幾乎可以肯定，比你想像的要更加可怕。這種心理上的持續打擊，將會給人帶來可怕的衝動行為。因此，載人登陸火星任務，對於宇航員的生理和心理素質都提出了極其嚴苛的挑戰。
（圖片說明：人類未來火星基地藝術圖）
環境輻射
科學家認為，整個火星任務執行期間，宇航員面臨的最大威脅就是強大的輻射。在地球上，我們有大氣層和地磁場的保護，幾乎不用擔心被輻射所傷害。
但是到了火星，大氣層比地球稀薄，磁場也更弱，宇航員就要面臨被來自於太陽和宇宙的各種輻射所傷害的威脅。尤其是往返途中的10個月，連這樣稀薄的大氣層和微弱磁場都沒有，宇航員也更有被輻射導致癌癥或者大腦相關疾病的危險。
研究表明，發達國家平均每個人每年受到的輻射劑量約為62毫西弗特。而根據NASA的一項研究，宇航員在往返路上每天要接受1.64毫西弗特的輻射，相當於地表的9.5倍；在火星上的每一天也要受到0.73毫西弗特的輻射，相當於地表的4.3倍。計算下來，執行一次火星登陸任務，他們要在兩年半時間裡接受1000毫西弗特的輻射。
科學家指出：人體每受到1西弗特的輻射，患癌概率將增加1.65%。2西弗特的輻射就極有可能導致一個人早逝，6-7西弗特足以致人馬上死亡。尤其是為瞭解決能源和動力問題，NASA嘗試開發核動力火箭，或將帶來更多的輻射。可以說，宇航員真的是在用生命來執行任務。
（圖片說明：利用當地資源和3D列印技術在月球建造人類基地的假想圖）
對此，科學家們也提出瞭解決方案，那就是利用3D列印技術和行星上的材料，建造出可供宇航員居住並且能夠抵禦輻射的基地。這種方法既可以降低成本，又能夠有效地建立起人類的生存基地，便於未來對火星的開發。
重力
重力對載人登陸火星的任務要求，又分為兩個方面：
（圖片說明：繞火星軌道基地藝術圖）
火星表面重力是地球的4/9，相當於月球的2.67倍。首先，這對於著陸器的降落就提出了非常高的要求，即使是火星車，著陸失敗的案例也比比皆是，更不用說完全不在同一個重量級的載人登陸器了。同時，太空人還是要回來的，和登月相比，火星著陸器上升並返回地球的難度要更大，需要的能源也更多。
即便如此，火星表面和地球相比也算是低重力環境，更不用說往返路程上10個月太空微重力環境。這種重力對於人體的影響，科學家所知還比較少，只知道會對骨骼、肌肉、視力、血液迴圈等方面有比較明顯的影響，這些方面也已經足夠令人擔憂，甚至也會造成 心理問題。因此，在開展載人登陸火星任務的同時，如何保護宇航員的身心健康，也是科學家必須要面對的一個問題。
不得不說，上面說到的每一個問題，對於目前的人類來說都是很難解決的。誠然，馬斯克的SpaceX公司在火箭發射能力上非常優秀，並且未來的星艦技術能夠取得更大的飛躍，但是其他問題如何解決，不知他們是否有所考慮。至於他此前所說的2050年前實現100萬人登陸火星，就更讓人感到神奇了。
在舉辦於12月8日至10日的科學與技術論壇線上會議上，印度彭迪切裡大學的研究生研究員和物理學副教授Malaya Kumar Biswal 和Ramesh Naidu Annavarapua 則一共羅列出了人類面臨的14大挑戰。或許，隨著人類對火星的瞭解越來越多，未來還會發現更多的問題。
（圖片說明：埃隆·馬斯克）
我們當然希望人類早日實現載人登陸火星，但我們希望去哪裡的是能夠安全回家的宇航員，而不是壯士一去兮不復還的犧牲者。