火星的科幻魅力一如既往地强烈，尽管时隔多年，那个奇幻的景象依然如此容易浮现：你在微弱的粉红色天空下吃早餐，天空点缀着两颗小小的月亮。吃完，走进一个塑料穹顶的温室，摘些蔬菜当午餐。然后开车去一个崎岖的红色山丘。之后，钻探取水或在生锈的冻土里翻找。返回基地。记录你一天的发现。查收电子邮件。思考晚餐。
没有人比罗伯特·祖布林更热切地相信这个愿景。自 1990 年以来，这位前马丁·马里埃塔公司的工程师一直在不知疲倦地推广他的“火星直击”计划，该计划旨在以合理的价格将人类送上火星。关键在于从丰富的火星二氧化碳中提取氧气，不仅用于制造火箭燃料，还用于制造空气和水。祖布林说，这种化学合成很简单。你用空气制造燃料，这看起来像魔法。但德国 V-2 的乘员过去曾在森林里用空气制造液氧来准备他们的车辆起飞。
也许这个具体的比喻并非祖布林能想到的最能说服人的例子，但他的观点是站得住脚的。去年 8 月，一份关于火星陨石可能含有原始生命痕迹的报告也没有损害他的事业。二十年来，自从研究人员得出结论认为火星土壤样本没有无可辩驳的生命迹象以来，火星任务——尤其是载人任务——就很难推销了。现在，突然间，出现了一个机会。加州 NASA 约翰逊航天中心的火星任务设计专家戴维·卡普兰说：“去火星寻找生命是一个非常明确的目标，而且是一个非常引人注目的目标。我认为这一证据的公布有助于明确 NASA 未来几年应该做什么。在你去火星并找到化石之前，陨石的证据虽然有说服力，但并非决定性的。”
即使火星最终被证明是贫瘠的，这个星球仍然提供了深刻的谜团等待探索。其表面布满扭曲的频道，揭示了数亿年前，奔腾的河水曾冲刷过火星的土壤。广袤的红色沙漠一直延伸到比落基山脉更雄伟的山脉。（已灭绝的火星火山奥林帕斯山是珠穆朗玛峰的三倍高，顶部有一个与瓦胡岛一样大的火山口。）火星拥有大约 24 小时的昼夜，至少两到四个季节，丰富的碳，以及稀薄寒冷的二氧化碳大气层，与地球差别不大。卡普兰说：“我们必须去火星的一个根本原因在于，火星和地球在遥远的过去似乎非常相似。问题是，火星发生了什么？”
已有两艘小型航天器正飞往火星，收集其天气和地形数据。卡普兰说，这些任务是在火星陨石化石新闻公布之前很久就计划好的，但它们将有助于收集将人类送往火星所需的信息。第一艘是“火星全球勘测者”，于 11 月 6 日发射，定于 9 月 15 日抵达，届时它将绕行星运行，通过遥感绘制地表地图，并可能偶然确定合适的着陆点。第二个任务是“火星探路者”，于 12 月 4 日发射，定于 7 月 4 日着陆。上面载有“探索者”号，一个鞋盒大小的火星车，将在火星上漫游一到四周，收集火星土壤数据。
目前的计划是，在 2005 年发射一个样本返回任务之前，再部署一些机器人探测器。届时，一枚火箭将着陆一到两个小型火星车，用于收集岩石、鹅卵石和土壤；该飞行器还将配备从火星二氧化碳中提取氧气的功能。这些氧气将用于点燃丙烷推进剂，为返回旅程提供燃料，从而对火星资源是否真的可以用于制造燃料进行关键测试。
载人任务可能在短短四年内实现，但更可能需要十年。风险很高：机组人员可能需要在火星表面花费约 500 天，往返旅途各约六个月。这意味着两年半的时间——这将是一段很长的时间来依赖生命支持系统。
NASA 尚未承诺将人类的足迹留在火星上，但他们也绝没有忽视这种可能性。为了了解可能奏效的方法，任务设计者们制定了一个方案，卡普兰说，这个方案比祖布林的方案要谨慎得多。但它仍然会利用火星二氧化碳进行本地使用——最重要的是，用于为基地运营和火星起飞提供燃料。
任务可能如下进行：在 2016 年（选择一个保守的日期），三艘重型升空火箭将从地球出发，为火星基地奠定基础。第一枚发射的是“地球返回飞行器”（ERV）——这枚火箭配备了往返火星的燃料，以及返回旅途所需的食物、水和其他补给品。到达火星后，ERV 将停留在轨道上，等待机组人员的出发。第二次发射的是“火星上升飞行器”（MAV），它将携带氢气和一个核动力化工厂到地表；着陆后，它将卸载化工厂，然后该工厂将自行移动到约一公里外的地点。在那里，它将开始从火星二氧化碳中吸取氧气；它会将氧气储存在储罐中，并将碳与氢混合制成甲烷，一种高能火箭燃料。机组人员一旦到达，该反应堆还将用于为基地运营提供空气和能源。第三次发射携带一个居住舱，计划放置在火星地表的 MAV 附近，并存放机组人员 500 天停留所需的食物、水、实验室设备和其他补给品。所有这三艘飞行器都将通过采用缓慢的、为期十个月的火星轨迹来节省燃料。
两年后，即 2018 年，部署了第四艘重型升空飞船，搭载着机组人员，他们居住在一个类似于 2016 年发送的居住舱。它也携带了足够 500 天在火星上使用的补给品，以及一些科学设备。然而，这艘飞船走的是快速的、为期六个月的火星航线，以最大限度地减少机组人员长期暴露在零重力和空间辐射下的时间。
机组人员的居住空间将是一个居住舱，大小和形状大约相当于一个两层楼、1500 平方英尺的金枪鱼罐头。顶层是机组人员的舱室、厨房和指挥站；底层将存放货物和一个小型实验室。在出征飞行期间，机组人员将有充足的时间阅读电脑图书馆的书籍，或通过语音邮件或电子邮件与地球通信。他们的饮食将与 50 年前第一批踏上异星的宇航员所吃的粉状食物和 Tang 截然不同。高含水量的全食物将有助于减少任务所需的水量。
机组人员从地球起飞后不久，将发射第二艘 ERV 和 MAV。这些航天器将在第一批机组人员到达后四个月到达火星；它们是第二批机组人员于 2020 年到达的后勤保障。但它们也是第一批机组人员的备用逃生工具。如果第一批机组人员着陆地点远离第一个 MAV 和居住舱，则可以重新定向第二个 MAV 到他们着陆的任何地方。
如果一切顺利，基地建设将开始：将到达的居住舱与已有的居住舱连接起来；安装太阳能电池板作为备用电源；清理道路和未来发射及着陆平台的区域。虽然机组人员可以依靠运送到居住舱的补给品生活，但他们将尝试在火星土壤中种植植物，无论是他们的房间里在人造光下，还是在室外的塑料穹顶温室里。机组人员将住在居住舱里，但他们可能会尝试用火星玄武岩建造砖石结构。这种住所将是任何长期定居的重要特征。由于火星不像月球那样拥有丰富的碳和其他矿物质，制造塑料和陶瓷也是可能的。
但任务的核心将是探索和搜寻地表的化石和矿产资源。将配备一辆加压漫游车，可搭载四人进行三到四周的长途探险，并可能配备几辆轻型卡车。所有这些都将使用化学燃烧发动机，使用二氧化碳制造的燃料。
在火星上停留约 500 天后，机组人员将乘坐已加满燃料的火星上升飞行器离开，留下他们的居住舱作为下一批机组人员的基地。MAV 将与在任务期间一直在火星轨道上运行的 ERV 对接；然后机组人员将启程回家。到那时，第二批机组人员的 ERV 和 MAV 将已到达。在几个月内，第二批机组人员本身也将抵达，并在途中与返回的第一批机组人员擦肩而过。这类任务，每两年发射一次——因为这是地球和火星相对位置提供经济飞行路径的频率——将为永久定居奠定基础。
即使利用火星二氧化碳制造燃料和空气被证明很容易，仍然存在其他障碍。可靠的生命支持系统当然至关重要。改变火星土壤以支持地球植物可能是解决办法。这些植物以人类排泄物为养分，可以在封闭系统中帮助回收空气和水。NASA 已经成功完成了一项为期一个月的实验，在含有四名研究人员的密封舱中使用植物回收空气和水。
但最大的风险之一是宇宙辐射：空间中流动的带电粒子，它们会轰击细胞并改写 DNA。绕地球飞行的机组人员处于地球保护性大气层之上，但仍然受到其磁场的保护。即使在火星上，宇航员也能从稀薄的火星大气层中获得一些保护。但进入行星际空间的宇航员将没有这样的保护，一些专家推测，长期任务中的辐射暴露可能不仅仅会增加患癌症的风险——动物实验表明，它可能直接干扰脑细胞功能。只有进一步的研究才能解决这个问题。不幸的是，当俄罗斯的“火星 96”航天器于去年 11 月坠回地球时，它携带了一个美国制造的剂量计，用于估算宇宙辐射的生物学效应。另一个剂量计已初步定于 2001 年发射。
NASA 管理员丹·戈尔丁还有其他担忧。首批四次火星发射的总吨位可能超过一百万磅，而将一磅物体送入近地轨道目前的成本约为 10,000 美元。戈尔丁说：“我们正努力将成本降至每磅 1,000 美元。”
与祖布林一样，戈尔丁也对火星着迷。他于 1962 年加入 NASA，并于 1967 年离开，当时看起来去火星的计划正在消退。他说：“我回到 NASA 是希望我们能做到。我热爱火星这个主题，但我想以负责任的方式去做，并得到总统、国会和美国人民的同意。”他谨慎地同意上述时间表是可行的。
祖布林当然认为登陆火星是我们一直在等待的，而且越快越好。他认为，对美国太空计划的支持是巨大的，但正在下降。他说，将宇航员送往火星不仅能提升我们的民族自豪感，还能引导年轻人走向科学素养。祖布林说：“这将是一次冒险的邀请，一次参与边疆的邀请。NASA 过去 20 年一直在原地打转。前十年，他们凭借“水星”、“双子座”、“阿波罗”、“天空实验室”、“水手号”系列任务，雄心勃勃。然后在过去的 20 年里，他们一直在重复做同样的事情。我们建立太空计划不是为了看人们乘坐罐头上上下下。”
