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我们如何登陆火星？

为什么我们要去火星？

当我们抵达火星时发生了什么？……

迄今为止，火星是人类探索*为频繁的星球之一。好奇号探测器等航天器已经着陆火星，传回了那里干旱、神秘景观的照片。

那么，在人类抵达火星后，我们将如何适应约为地球上三分之一的重力条件、氧气稀少的大气环境，以及来自太阳的高强辐射，我们就地取材可以建造怎样的住所，我们又将如何应对不能轻易返回地球家园的严酷事实……

本书所展示的实验计算、结构设计、理论、梦想愿景，以及那些广袤偏远地域的研究员的实地生活，接近人类*终履足火星时所遇见的*条件，都将给出答案。

本书是美国国家地理频道和太空记者伦纳德·戴维历时数年共同打造的杰作，不仅包含强大的科学知识、来自世界各地的研究信息，还有在地球、太空和火星拍摄的生动照片，以及世界*行星科学家的评论等，将带您到数千万公里之遥的火星，甚至几十年的未来，探索我们在太阳系中的下一个家！

前言/罗恩·霍华德

1 人类的一大步

2 火星上的思维

3 基地

4 生命的迹象

5 全球视野

6 着陆火星

国际火星任务时间线

致谢

插图引用

关于作者

伦纳德·戴维（Leonard David）

美国屡获殊荣的太空记者，从事太空活动报道已有50余年。曾任美国宇航局（NASA）和其他政府机构以及美国航空航天业顾问，杂志《飞向群星》（Ad Astra）和《太空世界》（Space World）主编等。2001年，获得美国国家太空学会（National Space Society）太空媒体先锋奖；2003年、2006年两度获得英国皇家航空学会（RAeS）年度太空新闻记者奖太空作品荣誉；2010年获得美国国家太空俱乐部新闻奖；2015年成为美国航天学会（AAS）“航天史卓越成就奖”奥德韦奖的新闻类别首个获奖者。

目前，伦纳德开设了个人网站，并在Space.com网站撰写专栏《太空内情》，同时担任其他多家报纸杂志的特约撰稿人。

出版作品有：

2003年出版合著《混沌到宇宙：太空漫游》（Chaos to Cosmos: A Space Odyssey）；

2006年出版合著《极限飞行：火箭科学》（Extreme Flight: Rocket Science）；

2013年出版与宇航员巴兹·奥尔德林的合著《火星任务：我的太空探索愿景》（Mission to Mars: My Vision for Space Exploration）；

2015年出版合著《太空职业》（Space Careers ）；

2016年出版《火星：我们在红色星球上的未来》（Mars: Our Future on the Red Planet）。

关于译者

尹倩青

理学博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，研究方向为粒子天体物理。

徐蒙

行星科学博士，天文航天科普博主。

李汉成

天体物理博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，现于国外从事博士后研究。

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编辑推荐

祝贺中国里程碑式大事件：2021年，天问一号登陆火星！

美国国家地理频道历时数年重磅打造 火星系列纪录片伴侣书，从创作到翻译、从图片到讲解无一例外极具科学性和专业性。

火星是太空探索的前沿、全人类的共同使命，是我们在红色星球的未来！阅读本书对于了解全人类未来的可能性，提供了全方位的探知方式。

图文并茂地讲述人类探索火星的历程，以及为探索火星所作的科技、心理等的建设；探讨了未来人类将火星作为第二家园的生理、伦理、环境、文化等方面的可行性。

普及了大量关于火星及载人航天科技的知识，可读性、趣味性兼具的科学探索类科普读物。

书摘插图

媒体评论

这本大而可观的书充满了令人振奋的照片、艺术家的构想，以及戴维敏锐而精确的创作，它为建立科学严谨且富有想象力的该系列作品奠定了基础。 ——《书单》（

Booklist

）

火星是人类太空未来的关键所在。它是拥有支持生命和技术文明所需的所有资源的行星中离地球*近的一颗。它的复杂性独特地考验着想要为人类移民者铺平道路的人类探险者的技能。——罗伯特·祖布林（火星学会会长）

这是一本壮观并且迷人的书。它的文字经专业撰写，确实引人入胜，并激发了我们所有人的乐观情绪。 ——帕斯卡尔·李（美国火星研究所行星科学家）

这不是科幻小说。这是真正的科学。——罗恩·霍华德（想象娱乐公司导演兼制片人）

前言

美国国家地理《火星：我们在红色星球上的未来》导读

火星：我们在红色星球上的未来

李汉成、徐蒙、尹倩青

[1]

/文

人类作为地球孕育出来的智慧生物，其视野却从未局限于地球。数千年以来，我们一直保持着对天象的好奇，探索之路也从古时的天文历法，发展到今天的登月探火。火星与太阳的距离排行第四，比地球稍远，属类地行星——拥有主要由硅酸盐岩石构成的壳幔；全球性沙尘暴使得多种铁氧化物遍布火星表面，在阳光的照耀之下呈现出橘红色调，因此它也常被称作“红色星球”。然而它绝非是以“蓝色星球”而著称的地球的红色翻版：如今的火星表面没有液态海洋，大气稀薄缺氧，温度低下且昼夜悬殊，充满致命的空间辐射，目前尚无生命存在（过）的确凿证据……这一切特征都表明它并非一个如同地球一般的宜居星球，但这些并不妨碍它成为新时代的“明星”——各国争相规划火星探测项目，大众积极报名火星殖民计划。浩瀚宇宙，我们为何对火星青睐有加呢？首先，太阳系外的类地行星与地球的距离动辄以光年计量（近的比邻星b距离地球4.22光年），人类短期内无法企及；其次，太阳系内的类地行星除了地球和火星之外，本还有水星和金星，但它们表面温度可达四百多摄氏度，过于。相比之下，只有火星的条件和资源更易于让人类进行改造，实现殖民并自给自足。由此，我们视火星为人类未来可能的“第二家园”，并期望在探索过程中发展科学和技术。那么，我们真的准备好去改造这颗红色星球了吗？

为了探索这一答案，美国国家地理频道推出硬科幻剧情式纪录片《火星时代》（

Mars

），大受好评。纪录片以现在和未来两条线穿插讲述人类对火星的认知和追求，探讨了人类未来殖民火星在技术、生理、心理、精神、社会等多个层面上的可行性。现在线为访谈纪录，以火星领域专家的视角解读人类为着陆火星所开展的各项研究工作；未来线为科幻剧情，基于严谨的事实依据和合理的科学猜想，刻画出2033年人类首次载人火星任务着陆并探索火星的历程。

与此同时，美国知名太空记者伦纳德·戴维与美国国家地理频道联合专程打造了该纪录片的伴侣书——《火星：我们在红色星球上的未来》（

Mars: Our Future on the Red Planet

），详细地描述了纪录片背后的科学支撑和现实故事。该书收录了美国宇航局（NASA）一手授权的近三百幅高清彩图，包含大量真实的火星探测照片，以及大量关于火星的科学知识；同时，本书以“英雄”系列传记的形式，采访了诸多科学家、工程师、航天员等人，以他们的亲身经历，展现人类为殖民火星所作出的不懈努力。本书堪称是一本精彩的关于火星殖民的百科全书。全书共6章，框架与纪录片剧集一一对应，各有侧重，能使阅读与观看的体验和效果相得益彰。

该书英文原版由美国国家地理出版后，中文简体版由现代出版社引进，经专业人员翻译，于近日出版。

《火星：我们在红色星球上的未来》封面

为了更好地读懂本书，了解火星，了解我们在红色星球上的未来，不妨对本书分章节拆解：

人类的一大步：

我们会永远记得上一个被称为“人类的一大步”的事件，是1969年7月21日阿姆斯特朗在月球上留下了人类的个脚印。而到了本世纪，我们将第二个“人类的一大步”瞄准火星——次把人类脚印印在火星表面。然而登陆火星要比登陆月球艰险太多。火星虽然是地球的邻居，但不同的轨道运动使得两者之间的距离不断变化，近则5400万公里，远则4.01亿公里。地球上的任务飞行器，必须找准两年一遇的时间窗口发射，设计精确的轨道路线，方可抵达火星。其间有太多意外的可能会使它偏离轨道，再难定位，例如姿态失衡而脱轨坠毁、磁暴、日冕物质抛射，甚至一颗流浪的小行星。在进入火星轨道后，要找准时机进行着陆，该过程包含一系列复杂的减速技术，所以短短的几分钟，却直接决定了着陆器的生死。整个过程可谓险象迭生，在技术十分成熟之前，人类将一直处于无人探测试验阶段，因此第二个“人类的一大步”还有很多路要走。《人类的一大步》主要以美国“好奇号”火星项目为例，展示了从地球发射到登陆火星的各种挑战。

火星上的思想：

当提及殖民火星的困难之处时，我们或许会聚焦于技术方面。而事实上，人类本身也是极为重要的一环。当人类在一颗新行星上构筑家园时，除身体上的挑战之外，也充满了精神和情感上的压力；他们不仅需要克服个人压力，也要保障群居的社会和谐。为了研究人类在火星上的身心表现和所思所想，科学家们在地球上开展了大量实验，寻找偏远、与世隔绝的地区，派遣机组模拟各类火星任务；同时也利用国际空间站进行了若干试验。科学家们希望从这些试验中学会如何让机组成员们保持健康、活力和理智。当然，地球上的地点并不能完美再现火星上所有可能发生的情形，但任何对任务保障性的研究都能带来帮助。《火星上的思想》介绍了地球上的各种火星模拟站和国际空间站的相关研究。

基地：

前文提到火星并非一个宜居的星球，所以在火上建造的基地必须满足一些特别的要求，以应对巨大的温度波动、极度匮乏的水资源和持续辐射等恶劣条件造成的死亡威胁。此外，要使用多种多样的机器人来扩展基地附近之外的探测；发掘和利用火星上的丰富资源，实现自给自足，使得衣食住行得到充分保障。《基地》从简易机器人到航天服，从各式先进的居住地设计到温室植物培育等方面，阐述人类对于火星基地的构想。

生命的迹象：

试想一下，在遥远的古代火星的微生物搭乘小行星或流星体陨落至地球，在地球播种生命，真若如此我们都是火星人。即便这样的假说难以得到证实，在火星寻找生命也面临许多挑战，但每一项火星计划的核心都是这样一个问题：火星上存在或者曾经存在过生命吗？火星土壤中含有高氯酸盐，具有毒性，一方面给人类旅居带来安全风险，另一方面也对火星上潜在的微生物构成威胁。此外，液态水资源是生命存续的一个必要因素，因此在火星寻找液态水资源，无论是地表还是地下，都是问题的关键。终，人们想在火星自给自足就需要把火星变绿——种植植物，循环利用居住地的空气和水，以及提供新鲜的食品来源等。《生命的迹象》介绍了科学家在火星寻找生命的努力，包括在火星表面的各种探索任务，以及在地球进行火星条件下的微生物学、植物学模拟实验。

全球视野：

到达火星后，我们就变成了行星际种族。火星将成为我们超越国家和民族分歧的地方吗，抑或将成为人类白热化竞争的新战场？全世界对探索火星的渴望与日俱增。包括中国、俄罗斯、美国、欧洲、日本、印度、阿拉伯联合酋长国等国家和地区，都在规划和开展火星任务；不同联盟之间也展开了合作，致力于向火星发射航天器，并希望终将人类送上火星；除了国家队，私营企业也跃跃欲试，渴望在这个工程中贡献力量，以及收获商业红利。不过在此之前，很多人认为我们应该优先建造一个“月球村”来作为深空探测的起点，并验证推动人类探索太阳系所必需的技术。令人惊讶的是，即便火星的先遣部队可能仅有一张前往火星的单程票，但似乎从不缺乏雄心勃勃的火星航天员，各类火星载人计划的踊跃的报名单就是一份检验人类勇气的答卷。《全球视野》以各国的火星计划为切入点，介绍火星任务背后的全球化、政治化和商业化等问题。

着陆火星：

在火星上出生的孩子将不识得其他的景致，也不了解其他的生活方式。他们将面对截然不同的挑战，然而人类的天性却将永远存在。人类想要成为真正的火星人，就必须在那里登陆并建立社区。首先人类在火星上的健康也必须得到充分地保障，其次我们需要将火星“地球化”，将其改造成一颗宜居星球，能够维持地球生命的存续和发展。那么我们需要怎样完成对火星的“地球化”呢？人类未来在火星上的服装、住宅、城市和公园会是什么样的呢？《着陆火星》介绍的就是相关的一些初步设想。

由此可见，雄心勃勃的未来火星殖民计划，充满了对人类智力和勇气的各项挑站；而想要达成这一宏伟目标，需要全人类共同不懈努力。我国作为航天强国，也在贡献强劲的力量。我国在火星探测方面起步较晚，但发展十分迅速。2020年7月23日，我国自主发射“天问一号”探测器；经过六个半月的精确控轨，“天问一号”于2021年2月10日制动进入环火轨道；再经过三月余的准备工作，“天问一号”携带的着陆巡视组合体（着陆平台和“祝融号”火星车），终于2021年5月15日平稳着陆在火星北半球的乌托邦平原区域，将对火星展开为期90个火星日的科学考察。该任务的成功是我国航天史上新的里程碑，标志着我国成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家。

为庆祝我国这一历史时刻，致敬航天英雄，现代出版社出版《火星：我们在红色星球上的未来》，可以使我们了解火星探测背后复杂的多学科知识，并窥见世界是如何在竞争与合作之中，不断向殖民火星的目标靠近。正如该纪录片制片人、好莱坞著名导演罗恩·霍华德在前言中所述：“这根本就不是一部科幻小说，这是真正的科学……要让 50 年后的人们感到惊讶，因为我们清楚地意识到，在人类层面和科学层面上，去往火星并创造新的文明需要什么。”本书将给读者带来关于火星的丰富知识，启发思考，并激励他们成为下一代先驱者。

[1]

李汉成，天体物理博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，现于国外从事博士后研究；徐蒙，行星科学博士，天文航天科普博主；尹倩青，理学博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，研究方向为粒子天体物理。三人为本书译者。

书籍介绍

★祝贺中国里程碑式大事件：2021年5月15日天问一号登陆火星！祝融号即将开始探测！

★专业作者团队：美国国家地理历时数年重磅打造 著名太空记者、美国航空航天业顾问编撰 火星科普书！

★专业译者团队：中科院高能所天体物理博士尹倩青、李汉成，行星科学博士、天文航天科普博主徐蒙

★专业高清图片：NASA（美国宇航局）一手授权近三百张超清照片、火星地图以及世界各国科学家们的讲解，带你全面了解人类探索火星历程，探索我们在火星上的未来！

★《书单》推荐！火星学会会长罗伯特·祖布林、火星研究所行星科学家帕斯卡尔·李盛赞！

★想象娱乐导演、制片人 & 奥斯卡金像奖、金球奖提名《阿波罗13号》导演 罗恩·霍华德 作序推荐！

★火星，人类在近年探索最为频繁的星球之一，极大可能是人类的下一个家园！了解火星，就是了解我们全人类的未来！

★关于去火星旅行和殖民火星，你想知道的一切，尽在本书！

★设计大气，封面UV，四色全彩、印刷精美；大开本精装，可180°摊开阅读，特别推荐给所有科普爱好者收藏

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我们如何登陆火星？

为什么我们要去火星？

当我们抵达火星时发生了什么？……

迄今为止，火星是人类探索最为频繁的星球之一。好奇号探测器等航天器已经着陆火星，传回了那里干旱、神秘景观的照片。

那么，在人类抵达火星后，我们将如何适应约为地球上三分之一的重力条件、氧气稀少的大气环境，以及来自太阳的高强辐射，我们就地取材可以建造怎样的住所，我们又将如何应对不能轻易返回地球家园的严酷事实……

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