将人类送往火星一直是一个遥远的梦想。但近年来，廉价的太空准入、火星探测器不断抵达以探索表面以及埃隆·马斯克等亿万富翁的雄心，让这颗红色星球感觉触手可及。
所有相关方都意识到巨大的挑战——从开发支持生命在旅途中并安全将其送达地表的技术，到将他们安全带回家。这将是人类历史上最伟大的探险之一。
但还有一个更大的挑战——一旦我们到达那里，如何在火星上建立殖民地。支持者说，殖民化至关重要，它可以为人类设定一个技术目标，让我们更深入地了解太阳系的本质，并最终在地球气候被破坏时提供一个备用方案。
毫无疑问，这将是一项艰巨的任务，也许是人类有史以来最困难的任务。但这项挑战的规模和性质却鲜为人知。
未来的殖民者
现在，荷兰莱顿高级计算机科学研究所的弗洛里安·诺伊卡特（Florian Neukart）为未来的火星殖民者编制了一份全面的挑战清单，并提出了旨在使殖民地实现自给自足的潜在解决方案。他说，这项工作是“为旨在实现人类星际未来的研究人员、政策制定者和远见者提供的一份基础指南。”
殖民火星的困难重重，诺伊卡特首先强调了它与地球的巨大距离。这将导致补给任务不频繁，并确保无线电通信的延迟在5到20分钟之间，具体取决于两个天体之间的距离。“鉴于任务持续时间长、距离遥远和资源限制，传统的‘依赖地球’的太空探索方法对于火星殖民是不可行的，”诺伊卡特说。
然后是火星恶劣的环境，那里的温度在夏季温暖的20摄氏度到两极的零下125摄氏度之间波动。
火星也缺乏磁场，这使得地表暴露在来自太阳和宇宙射线的高水平辐射之下。每隔大约五年，火星就会经历著名的沙尘暴，这些沙尘暴会持续数周或数月席卷整个星球。
由于大气稀薄，这些沙尘暴不像地球上的沙尘暴那样风力强劲。但它们散布的尘埃极其细小，像滑石粉一样，这带来了一些独特的问题，例如覆盖太阳能电池板或堵塞敏感机制，更不用说使导航变得困难。
对于每个问题，诺伊卡特都检查了对人类的潜在影响，然后列出了缓解措施。例如，升高的辐射水平会导致人类患癌症和辐射病，同时还会影响生育能力。
用防辐射材料建造栖息地将很重要。这些材料包括富含氢的物质，如水、聚乙烯或富含氢的氮化硼纳米管。地下栖息地也将提供保护，并且有各种药物可以限制辐射对人类的影响或促进修复机制。
研究人员也开始研究如何利用火星上广泛存在的硫作为结合剂来制造混凝土。这应该是可持续的，但也引发了对其耐用性及其对人类的潜在毒性的质疑，这可能需要用其他层覆盖它。
人类将需要电力，可能来自太阳能电池板，尽管火星上的阳光大约只有地球上的一半。核能是另一个选择，但稀薄的大气使得风力发电用处不大。
寻找水源
寻找水将是一个不小的挑战，人们认为地表以下有丰富的冰冻水。在没有土壤或合适大气的情况下种植食物也将很困难。
诺伊卡特提出了使用气培法种植植物的可能性——在没有土壤的情况下，通过向根部喷洒富含营养的水来生长。其他选择包括用于藻类的生物反应器，或者任何可以培养成食物的细胞。这些将需要持续的原料和营养来源，尽管这些来源尚不清楚。
前往火星的单程旅行对心理的影响也不应低估。“在这种条件下生活，远离我们家园星球的熟悉环境，会带来无数问题，从抑郁和焦虑到人际冲突，”诺伊卡特说。
最后但同样重要的是这项事业的成本。火箭发射、技术开发、补给等等，所有这些成本都难以量化，但显然超出了当前太空探索的规模。
但也有商业机会。火星殖民地最终可以从旅游、房地产开发和行星际贸易中获得收入。总有一天，有人将在火星上赚大钱。“火星殖民不仅是科学探索的前沿，也是经济机会的前沿，”诺伊卡特说。
这是一项有趣的工作，它开始描绘这项事业的规模。诺伊卡特首先承认，需要做更多的工作才能更好地理解这些挑战。
但这样的旅程只能一步一步地走，诺伊卡特显得很乐观：“随着21世纪太空探索的轮廓变得更加清晰，火星不再是一个遥远、充满抱负的目标，而是人类殖民的切实前沿。”祝你好运！
参考：迈向可持续地平线：火星殖民的综合蓝图：arxiv.org/abs/2309.16806
