赶往火星

李剑龙

1845年5月19日，富兰克林爵士指挥着排水量都超过300吨的“幽冥号”和“惊恐号”起航，同128个队员一起前往北极地区进行探险。船上装备齐全，供给和燃料堆得像山一样高，有精美的银器、瓷器和玻璃器皿，甚至还有为制服的黄铜纽扣配备的磨光器。但人们再也没能看到探险队活着回来。

大不列颠海军部提供了高额赏金，并不断派出搜索队寻找失踪者的下落。经过了50多次远航，失去了更多人员和船只之后，人们才从支离破碎的线索中得知，这支探险队在两年间耗尽了全部给养，最后在饥寒交迫中全军覆没。

富兰克林的失败在于，他试图将欧洲舒适的生活环境原封不动地搬进北极。大约60年后，另一位探险家阿蒙森带着6位船员重新踏上了富兰克林的探险之路。阿蒙森吸取了前辈的教训，采用了一种因地制宜的生活策略。他们像爱斯基摩人一样，用驯鹿内脏和生鲸脂来对抗坏血病，乘坐狗拉的雪橇，制造冰屋，用鹿皮做衣服。于是，他们在富兰克林探险队覆没的环境中活得生机勃勃，还获得了不少重要的地理发现。1911年，他们又用同样的方法首次抵达了荒无人烟的南极点。

100年之后，火星成了人类下一个想要挑战的目标。火星的公转轨道比日地距离远7000多万公里。如果你乘坐时速300公里的高铁，要经过28年才能走完这么远的路。如果乘坐速度高达每秒27公里的太空飞船，这段旅途仍然要花费6个月的时间。注意，火星和地球都在绕太阳公转，每过两年才会相互靠近一次，太空飞船的轨迹不可能是直线。所以，如果探险队员在火星安然着陆，他们必须在火星上坚持生活一年半，才能再次踏上回家的路途。

火星的环境比北极和南极更加严酷。虽然没有冰雪覆盖，但火星的平均温度也只有摄氏零下60度。火星的表面重力只有地球的40%，但走起路来并不会感觉轻松，因为它的大气压强不到地球气压的1%，而二氧化碳却占大气成分的95%以上。这些不利因素使得造访火星成了一个既烧钱又充满悲壮色彩的任务。1989年，美国航空航天局的一份报告估计，登陆火星将花费4500亿美元。直到现在，也没有一个政府愿意为成本如此昂贵的探险计划埋单。虽然荷兰一家私人公司愿意通过商业运作筹措资金，有志在未来的10年内将人类送上火星，并建立永久殖民地，但他们直言不讳地说：“参与者都应该意识到，一旦这项计划成功实施，他们就再也回不来了。”

这些困难看似不可战胜，也许只是因为人们没有灵活运用阿蒙森因地制宜的经验。美国著名航空航天工程师罗伯特·祖布林博士在《赶往火星》一书中提出了一项名为“火星直击”的绝妙计划。顾名思义，这个计划舍弃一切不必要的弯路，无需在近地轨道组装飞船，无需在太空补充燃料，无需扩大空间站的规模，无需扩充月球基地。开发这项计划的所有硬件仅需耗费300亿美元，之后每次飞行只耗费30亿美元。而且，宇航员可以重返地球，不必客死他乡。

把宇航员送回地球的瓶颈在于燃料。若想让45吨重的返地飞行器飞回地球，大约需要消耗96吨的甲烷/氧气双组元推进剂。但是，要将燃料和飞行器一起送到火星，又得再消耗额外的燃料，将这些额外的燃料发射升空又要消耗更多燃料……祖布林想，为什么不能像阿蒙森吃鹿肉、造冰屋、坐狗拉雪橇一样，利用火星当地的资源呢？

在祖布林的设想中，首先向火星发射的，不是载人飞船，而是一个无人驾驶的返地飞行器。它没必要携带全部返程燃料，只需要带6吨的液氢作为原料就够了。除了维生系统之外，返地飞行器还需要携带一个小型核反应器，一个自动化化学处理单元和一个压缩机。一旦在火星表面平安着陆，一辆携带核反应堆的轻型卡车将缓缓驶出，在地球科学家的指引下来到火山口之类的凹陷处，开始将100千瓦的电力输送至化学处理单元。

化学处理单元，其实就是一个“迷你化工厂”，它源源不断地从火星大气中吸收二氧化碳（CO2），将它与自己带来的氢（H2）结合，产生甲烷（CH4）和水（H2O）——这可不是什么高科技，人们早在煤气灯时代就已在工业中运用这个简单的化学反应了。甲烷储存起来作为燃料，水则继续裂解成氢气和氧气。同时，另一个设备也会将二氧化碳分解成氧气和一氧化碳。氧气储存起来作为燃料，氢气继续进入化学反应的循环，而其余气体则作为废气排放。经过6个月的工作，返地飞行器上就会集齐108吨燃料，除了用于返程，还多出12吨燃料可以留给后来的火星车辆使用。

又经过6个月的漫漫旅途，第一批四人一组的火星宇航员就会和另一个返地飞行器先后抵达火星上空。这个新的返地飞行器原本是计划留给两年后的第二批宇航员使用的，但是万一第一批队员没能在第一个返地飞行器附近着陆，第二个返地飞行器就会立刻投入使用。

四位宇航员会在火星待上500天，经过紧张的科学实验和野外探险之后，又会乘坐返地飞行器重新回到地球的怀抱。地球上的人们会像迎接新时代的哥伦布一样欢迎他们的回归。紧接着，第二批宇航员又踏上了前往火星的征途。

“火星直击”计划并非完美无缺。尽管美国之前发射的火星探测器在火星上毫无障碍地运行了数年，但谁也不能保证这么多高精尖设备丝毫不出现故障。毕竟，人类首次登月时，月球上的返回舱就险些无法点火。挑战者号和哥伦比亚号航天飞机的悲剧也都源于人们始料未及的小纰漏。但是正如祖布林所说，即使再等上一代人的时间，这些风险还是会存在。

“不冒险，不成就；无勇气，无成功。”