对于成功的技术而言，现实必须优先于公关，因为自然是无法被愚弄的。

—— 理查德·费曼

帕弗尼斯火山地下洞穴的入口。HiRISE，2011年

本文的目的是想说服你，我们不该把人送上火星，至少短期内不该。用现有技术登陆火星将是一场破坏性、浪费性的作秀，其唯一的遗产将是毁掉太阳系中最伟大的自然史实验。它不会像公元前500年一名腓尼基水手横渡大西洋就能开启新大陆那样，开启航天的新时代。而且，它甚至没那么有趣。

奔向火星的过程不会像阿波罗那样，而会是一连串类似国际空间站的漫无目的飞行。如果你对国际空间站的主要抱怨是它太刺激、窗外的地球景色太让人分心，那你一定会爱上看着小号国际空间站在深空中漂流、做骨骼研究的画面。但如果你觉得火箭、冒险、探索和发现比数小鼠身上的肿瘤更有趣，那么缓慢而胆怯的火星计划只会让你伤心。

在火星尘埃中插上一面旗帜，花费将超过半万亿美元^[1]，而且在2050年之前根本没有现实的着陆可能^[2]。借用约翰·杨的一句话，要让这样一个项目在连续十五届国会中持续获得拨款，需要一连串“持续不断的奇迹，中间还夹杂着天意”^[3]。就像之前的航天飞机和空间站一样，火星计划将在预算委员会永久性的重新设计中存在，直到最初方案中的所有逻辑和意义都被榨干。

当那伟大的时刻终于到来，宇航员拍下第一张火星自拍后，为防止污染和降低风险而制定的严格任务规则，将使乘组不得不依赖那些他们曾耗费巨资想要取代的机器人。只有生活在飞船里的微生物——它们可不知道什么任务规则——才能自由地外出漫步。它们将成为火星真正的探索者，如果运气够好，还会成为第一批殖民者。

这样的计划能维持多久，谁也说不准。但如果登月教会了我们什么，那就是纳税人对捡石头这件事的热情是有硬性上限的。每次任务约1000亿美元，且火星发射窗口平均间隔一个选举周期^[4]，NASA等于在玩一种项目版的俄罗斯轮盘赌。很难想象在成本或事故叫停计划之前，着陆次数能超过个位数。而一旦火箭退役进了博物馆，人类这场火星冒险将一无所获，除了几块石头和一群无比愤怒的天体生物学家。从各个方面看，这都将与探索背道而驰。

极地沙丘，HiRISE，2009年

情况并非一直如此。曾几何时，去火星是说得通的，那时宇航员还是昂贵机械的廉价轻量替代品，而人们对在火星上发现生命的主要担忧，是战利品毛皮能不能塞进飞船。还没有人在太空中待得足够久，久到发现失重的退化效应，而且人们普遍认为，不仅是探索任务，就连太空望远镜、气象卫星这类复杂的仪器，也需要常驻人员来照料^[5]。

但五十年来在微型化和软件方面的进步，改变了太空中人与机器之间的力量对比。1960年到2020年间，空间探测器进步了约六个数量级^[6]，而长期载人飞行的技术却没有。从尿液中把水煮出来这件事，在2023年看起来和1960年没什么两样，甚至和1060年也没区别。今天的自动化飞船不仅在能力上严格超越了载人宇航员^[7]，而且发射成本要低约一百倍^[8]（虽然很难精确对比，因为自1972年以来宇航员就哪儿也没去过^[9]）。

人与机器之间的差距是压倒性的，尽管有一座耗资2500亿美元^[10]的国际空间站国家实验室，本世纪在太空中取得的每一项重大发现都来自机器人飞船^[11]。到了2023年，我们已经默认，只要火箭上载了人，就别指望它能干成什么正事。

至于那座载人航天的明珠——空间站本身，则处于一种近乎完美的目的论闭环中，它存在的唯一目的就是教会建造者如何建造像它一样的下一艘飞船。国际空间站的乘组大部分时间都在维修维持他们生命的机器，偶尔有空做科学实验，也往往是研究太空对他们自身的影响。22岁的国际空间站^[12]至今仍像最不成器的研究生一样，依赖从家里运来的新鲜食物和干净衣物。

而这个自我循环的轨道产物，却也是我们迄今最接近星际飞船的东西。设想把类似的东西送去进行为期三年的火星之旅，并不会让工程师们心跳加速——至少不是以令人愉快的方式。

春天的火星。斑点和深色条纹被推测为与干冰升华有关的流动现象。HiRISE，2008年

火星也不是我们以为的那个火星。1965年水手4号发回的第一批照片令人震惊：没有田园诗般的运河，只有一片干燥、布满陨石坑的荒原，与月球相差无几。十年后，海盗号着陆器证实，火星是一个冰冻、干涸、沐浴在灭菌辐射中的世界，任何未受保护的地球生物在落地前就会死亡。

但随着轨道器在21世纪初陆续抵达，火星迎来了形象升级。地表或许干燥，但在大多数地方，地下不远处就有水冰。动态的地表特征暗示有水（或至少是卤水）正从地下深处涌向地表。2020年，雷达探测在南极冰盖下发现了至少两个冰下湖泊的证据^[13]，强烈暗示存在地热储层^[14]。而就在本月，《自然》杂志的一篇文章宣布在埃律西昂平原下方发现了一个活跃的地幔柱^[15]，一举将火星推入地质活跃天体的贵宾名单。

来自地面的消息也变得更好。2012年，好奇号漫游车在盖尔陨石坑着陆时，发现自己正面对一个普通的湖床，上面有有机沉积物和奇怪的棍状结构^[16]——如果在地球上发现，我们会称之为化石。这个陨石坑在过去曾有数百万年宜居^[17]，而且其中某种东西仍在夜间释放甲烷^[18]。在另一个陨石坑里，毅力号漫游车发现了来源不明的复杂有机分子。

沙丘，HiRISE，2016年

但关于火星真正令人兴奋的消息，是在地球上发现了意想不到的生命。微生物学家早就怀疑，已知的约12000种^[19]微生物只是总数的一小部分，可能还有多达十万种^[20]“不可培养”的物种有待发现。但当新一代测序技术在世纪之交问世后，它显示物种总数可能高达一万亿^[21]。在随后的基因组淘金热中，研究人员不仅发现了数十个意想不到的微生物门^[22]，还发现了两个全新的生命分支^[23]。

这些新技术证实，地球地壳在数公里深处都居住着一个由缓慢生活的微生物构成的“深层生物圈”，它们靠地球化学过程和放射性衰变获得养分。一群微生物在被封存于沉积岩中一亿年后，仍被发现活得好好的^[24]。另一群则被发现在海底深处与真菌伙伴保持着长期互利的共生关系^[25]。这个我们才刚刚开始探索的地下生态系统，可能占了地球生物量的三分之一^[26]。

我们的生命之树，约2016年。带红点的分支是我们一无所知的类群。可能还有约1300个微生物门尚未被发现^[27]。你和我都在右下角。

到这个地步，在地球上想要不发现生命都很难了。微生物已在云层顶部^[28]、核反应堆堆芯内部^[29]以及平流层高空的气溶胶中^[30]被发现。细菌不仅能在空间站外壳上存活数年，有时在舱外比在舱内活得还好^[31]。长期以来被认为无菌的环境，比如地中海底部的缺氧卤水池^[32]，实际上微生物丰富得像加油站的热狗。即使是被困在盐晶体^[33]或南极冰层^[34]中数百万年的微生物，也已证明它们能在没有一杯咖啡的情况下苏醒并恢复代谢^[35]。

直到几年前我们才注意到地球上99.999%的生命，这一事实令人不安，也对火星具有启示意义。深层生物圈的存在尤其将我们两颗行星之间的宜居性差距缩小到几乎不存在——火星上很可能至少有一个角落是地球生物可以安家的地方。它也为生命可能起源于星际感染、一种通过陨石在早期太阳系中传播的字面意义上的“性病”的理论提供了支持^[36]。如果是这样，而我们的远亲仍活在某个火星深处的洞穴中，那么驾驶着化粪飞船着陆，几乎就是寻找它们的最糟糕方式。

火星上的尘卷风轨迹。那种深色平行线的成因至今未知。HiRISE，2009年。

但火星着陆不再说得通这一事实，对NASA那套乘坐火箭温室去火星的计划没有产生丝毫影响。尽管事实会变、技术会变，有一件事永远不变——我们要去火星，用1950年代的方式。

要让NASA领导层解释这项任务的目的很困难，不是因为他们固执，而是因为他们似乎对这个问题本身感到困惑。我们已经去过月球，火星就在月球之后。这有什么不清楚的？载人着陆可能与其他形式的探索相冲突、或者他们需要为任务做出论证的想法，根本没有进入他们的思维。

去年夏天，在一次关于“月球至火星”计划的新闻发布会^[37]上，一名记者请NASA局长比尔·纳尔逊用通俗的语言向美国人解释NASA为什么想把宇航员送上月球和火星。他的回答值得全文引用：

“我会这样告诉他们。首先，作为一个物种，我们是探索者和冒险家。这基本上就是我们命运的实现。但是，在那种探索中，我们将学到新东西、开发出新东西，就像我们的太空计划一直以来那样，将改善我们在地球上的生活。

上周我在堪萨斯，和一位玉米农户在一起，我们正在向他提供关于这块地和旁边那块地土壤湿度的实时信息，这样他就知道该种什么。举例来说，那些仪器显然可以探测疾病，探测森林中的疾病，而这些森林随后就容易发生火灾。这肯定会对我们在地球上的生活有所帮助。而这些都是太空计划带来的东西，是我们甚至想不到的东西。

但还有更多。当我们在30年代末去火星时^[38]，想想我们会对太阳系、对宇宙了解多少，这得益于我们在太空中部署的许多仪器，其中最重要的就是詹姆斯·韦布太空望远镜。到那时，我们可能已经找到一颗我们不必去防御的小行星，就像我们想在一个月后用DART尝试的那样，但我们可能会发现一颗上面有宝贵材料、金属的小行星，我们可以去开采。到2040年，我们可能已经在宇宙别处探测到生命。想想那将对我们渴望探索的心产生什么影响。

所以我无法具体回答‘火星之后会怎样？’这个问题。我只知道从现在到那时，我们会了解得多得多。而我们的发现和探索将继续下去。一个恰当的类比已经由[副局长]巴维亚·拉尔给出。当托马斯·杰斐逊把刘易斯和克拉克派往太平洋沿岸时，看看结果发生了什么！”

我全文引用纳尔逊的话，是因为这是我能找到的NASA对其火星着陆最实质性的解释。^[40]注意，他提到的所有项目（全球农业监测、DART、陆地卫星、韦布太空望远镜和TESS）都与载人航天毫无关系，更不用说火星了。这个回答中唯一适用于火星的部分，就是那些关于命运、探索以及刘易斯和克拉克的内容（我必须强调，他们当时是在寻找一片液态水的海洋）。

如果美国国家海洋和大气管理局海洋探索办公室（预算：2500万美元）或美国南极计划（3.5亿美元）的负责人召开新闻发布会，宣布一项实现人类命运的计划，他们在天黑前就会抱着纸箱回家。但我们的航天机构却被以更低的标准要求。

如果只是说说而已，倒也无妨。但NASA在2022年花在登月及火星项目上的钱^[41]，已经超过了美国国家科学基金会的全部预算^[42]。而在2024年，他们计划开始发射新空间站“门户”的组件，按照轨道官僚主义的定律，这将把我们锁定在未来数十年里，不得不为去看望那玩意儿而编造理由。

不知怎么的，我们已经启动了历史上最大的项目，尽管它没有可阐明的目的，不提供任何好处，还会让纳税人付出的代价超过一场像样的战争。即使是吉萨大金字塔的建造者，至少也能解释那东西是用来干什么的。然而这个项目却以五角大楼预算般的轻松，畅通无阻地通过了一个原本陷入僵局的体系。两党总统现在都把登陆火星作为美国太空政策的官方目标。甚至那些靠在地球上实现劳动自动化而发家致富的亿万富翁们，也一致认为火星必须由人手工艺式地探索。

整件事正变得越来越怪异。

志愿者在犹他州火星沙漠研究站执行模拟任务（照片：Brian van der Brug）

火星宗教

当你对一种信念坚持到无论事实还是理性都无法改变它的程度时，你所做的就不再是科学，而是宗教。所以我开始相信，看待我们火星计划的最佳方式，是把它看作一项基于信仰的倡议。有一小群人真的相信要去火星，就像有些人相信鬼魂或加密货币一样，而这个群体对我们的太空计划产生了不成比例的影响。

在NASA内部，这种信仰以货物崇拜的形式出现。该机构说服自己，只要足够忠实地重演登月，就能换来一次火星之旅，带回六十年代早期那种无限的预算、单纯的爱国主义和全民的热切关注。他们发射火箭时怀着那种令人动容的信念，就像美铁（Amtrak）拖着空荡的餐车穿越草原，梦想着铁路的黄金时代。

在NASA之外，火星信仰则带上了更阴暗的色彩。它是超人类主义世界观的一部分，该世界观认为人类要么向星际扩散，要么灭亡。火星的精神领袖埃隆·马斯克曾谈到通过让我们成为多行星物种来“保存意识之光”的必要性。在他看来，火星是我们逃离这个爬满生存风险的星球的唯一出路。而且仅仅探索火星还不够；我们必须让它成为整个文明的备份。未能用自给自足的农耕宅男把它填满，就等同于人类躺进了自己敞开的坟墓。

把这么沉重的东西压在一个小小的岩质星球上，实在有些过分。

我认为是时候把关于火星的讨论拉回地面，开始把它当作一个航天工程项目，而不是上帝计划的实现来对待了。但到目前为止，关于火星的公共讨论大多是谁的火箭更大、哪个亿万富翁能最快把它发射上去。

既然我们已经在为这个项目买单，为什么不更仔细地看看它呢？火星任务会是什么样子、需要多长时间、最大的技术缺口在哪里，这些都已经相当清楚。我们已经对火星本身了解了很多，也有二十年的国际空间站技术报告可供参考。所以，让我们来一场老派的极客论战吧。

在下文中，我想以比我在别处能找到的更技术性的细节，来阐述反对去火星的理由。然后我们就可以像以前的太空极客那样，在网上就事论事地争论了。

我要提出的论点分为三部分：

一、研究

让去火星变得困难的，并不是那些有趣的航天问题，比如需要更大的火箭，而是人类生理学上那些乏味的限制。要充分理解这些限制以便前往火星，将需要在近地轨道以外进行多年的人体实验^[43]。

特别是，我们需要关于部分重力生理效应的初步数据^[44]，以及对重离子辐射风险更准确的估计^[45]。由于围绕乘组安全的核心权衡取决于这些结果，这些实验必须在NASA最终确定任务设计之前完成。

如果拨款上没有奇迹出现，唯一能进行这项研究的实际地点将是月球^[46]。这就把一个可运作的月球基地放到了火星着陆的关键路径上，意味着NASA阿尔忒弥斯计划中的任何延误或波折，都会自动推迟火星着陆的最早日期。

正是这个研究缺口，使得即使有无限的资金，也无法快速抵达火星^[47]。除非你愿意拿乘组的安全去冒险，否则你无法避免让宇航员在月球上拿着盖革计数器坐上几年。

二、工程

登陆火星首要的技术障碍不是推进系统，而是缺乏可靠的闭环生命保障^[48]。以我们目前的能力，NASA别说让乘组在火星的蒙古包里存活数年，就算让他们在白宫草坪上活过六个月都费劲。

为填补这一缺口所需的技术项目将是显著内循环的，在应用零重力动物园饲养学之外没有任何好处。那套在空间站上回收漂浮动物排泄物的鲁布·戈德堡式装置，已经耗费了相当于其重量两倍黄金的成本^[49]，而在地球上人们对它几乎没有兴趣——在这里，植物可以免费做得更好。

我会把在飞船里维持灵长类动物存活，比作试图用葡萄干造喷气发动机。两者都是巨大的工程难题，可能是有史以来最难的，但这并不意味着它们是值得去解决的问题。在这两种情况下，困难都源于一个非常具体的设计约束，在开始创造工程奇迹之前，这个约束值得被重新审视一遍甚至十遍。

让生命保障如此棘手的是，所有子系统彼此之间以及与乘组之间都会相互影响。根本不存在什么生命保障单元测试；你必须在太空中、在模拟目标任务的条件下运行整个系统。生命保障的可靠性工程包括解开诸如“为什么在第732天某个垫圈上形成了污垢”之类的谜团，然后在下一次运行时祈祷你的修复不会在第733天出问题。这个过程会不断重复，直到第一批乘组活着回家（打个比方），这时你才宣布该技术可靠，然后开启香槟。

与医学研究不同，无法预测这些试验需要多长时间。一种典型的探索方案^[50]需要两种不同的生命保障（用于飞船和用于地表），它们加起来必须工作约1000天。飞船还必须证明它能在乘组在火星期间休眠，并在苏醒后仍能正常工作。

二十年来对空间站上那些简单得多的系统的修修补补，并没有让它们更接近可靠。而要把人送上火星，我们却需要让这些东西像瑞士手表一样运转。人类并不需要一个能在零重力下工作三年、耗资十亿美元的粪便脱水机，但火星任务不带上它就无法离开地球。

三、污染

毅力号着陆留下的碎片，2022年4月由机智号直升机拍摄。

登陆火星的人类将不可避免地在着陆点周围引入一个庞大的微生物生态系统。如果来自飞船的任何漏网之鱼设法到达火星上一个可生存的角落，我们可能永远无法判断后来在火星上发现的生命迹象，究竟是本土生命的痕迹，还是来自我们第一个火星厕所的逃逸者留下的。就像没戴手套就进入犯罪现场的粗心调查员一样，我们将冒着永久毁掉我们前来收集的证据的风险。

“不污染，无探索”会是一句适合用红字 stencil 在气闸舱上方的好口号（最好在把它焊死之前）。污染风险对火星而言是一个真正的拦路虎，是那种你越仔细审视就越严重的问题。它应该让这颗行星对人类探索者保持禁行，直到我们要么确信从飞船到火星宜居环境不存在任何通道，要么出于其他原因确信后果无关紧要^[51]。

就连宇航员群体也认识到，探索火星和保持其原始状态是不可调和的活动，就像试图在无尘室里钻探石油一样。问题不仅仅是像如何储存17个月的宇航员排泄物这类实际问题，而是触及了核心：为什么把一个漏水的、充满细菌的生态箱带到火星，会成为我们寻找火星生命的第一步^[52]？宇航员究竟有什么了不起的能力，值得我们冒这个险？

怀疑论者指出，地球微生物已经登陆过火星，无论是通过机器人着陆器^[53]还是偶尔的陨石。但正如我们将看到的，随人类乘组一同前往的多样化微生物群落构成了性质完全不同的威胁^[54]，而且比起那些依附在好奇号这类漫游车上的可怜孤菌，它们在火星上安顿下来的机会要大得多。

即使你不在乎污染，NASA按条约也必须在乎^[55]，而这对任务设计会产生严重后果。这意味着载人着陆点将被有意安排得远离任何有趣的地方。火星上最具科学兴趣的现象（冲沟、季节性斜坡纹线、间歇性甲烷源和地下水）都将对宇航员禁行。那些可能庇护生命的地形特征，如洞穴或熔岩管，也同样如此。乘组将不会住在火星村落里，而是住在某种类似四级生物安全实验室的地方^[56]。而即便在那里，他们也必须像今天这样远程进行实验室工作，这就引出了一个问题：我们为前往火星而花费的数千亿美元，究竟买来了什么。

尤尔蒂米·斯科普利附近的冰。ESA/火星快车，2022年

这就是我反对去火星的论点的简要概括：它前期需要昂贵的研究，工程上大多是移动厕所的化学问题，而最好的结果是，三十年后我们将看着某人从火星而不是从帕萨迪纳远程操作一把土壤铲。

我理解人们不想放弃一个珍视的梦想。但我也有一个珍视的梦想，那就是在有生之年看到太空探索真正发生。而很难忽视的是，NASA到2025年为止为“没有把任何人送上月球”已经花费的930亿美元^[57]，已经足够^[58]向太阳系的每一颗星球发射探测器，包括那些我们已知拥有液态水海洋的卫星^[59]，以及自旅行者2号在1980年代匆匆一瞥后就再未被造访过的两个完整行星系统^[60]。

也别忘了火星！就我个人而言，我很想知道季节性斜坡纹线是什么原因造成的，为什么盖尔陨石坑会有甲烷，以及2018年发现的地下湖泊里是否有什么东西在游动。轨道器已经发现了数十个诡异的洞穴和坑洞，其中任何一个都值得一探究竟。而火星在地质上活跃这一发现，应该会激励人们去地下深处寻找生命。远程探索这些环境并不容易，但我们为此发明的任何技术，都将在整个太阳系的任务中获得回报。

极地沙丘显示二氧化碳霜冻和升华现象，HiRISE 2007年

在这个星球上，我们相信科学

我们正处于一个难得的时刻，美国正处在两个劳民伤财的太空项目之间。国际空间站已接近寿命终点^[61]，NASA与俄罗斯航天局之间的紧张关系让所有人都满怀希望，盼着能尽快把它沉入海底。自尼克松以来，美国人第一次有机会为他们的太空计划选择一个更大胆的未来。

一条前进的道路是，建立在过去五十年的技术革命之上，用机器人把太空好好探索一番。这个未来现在就可以实现。仅仅把110亿美元^[62]的载人航天预算重新定向，就足以充实喷气推进实验室的人员，将发射频率从每十年一个重大项目提升到每年多个行星探测器和望远镜^[63]。那将是历史上最伟大的发现时代的开端。

另一条前进的道路则会以缓慢、危险而艰难的方式带我们去火星。它将耗时数十年，花费数千亿美元。它需要开发一种孤芳自赏的技术，除了金星之外哪儿也去不了^[64]。而且它并不能保证成功。如果有理由认为这个计划比去探索更好，NASA应该向那些将为此买单的人把话说清楚。

NASA已经花了数十年学会如何在国会这个严酷环境中生存，而这些知识今天正在结出果实。制造出两个毫无意义的数十亿美元太空项目的机器已经再次开动，要把我们送往火星。就像乔治·卢卡斯准备再发布一部糟糕的前传一样，NASA希望酷炫的飞船和怀旧情绪足以让所有人忽略他们的故事根本说不通。但无论你多么真诚地相信自己在做的事，你都无法靠撒谎去往火星。

另一个火星计划

“仅仅未能实现一个长期的、理想性的目标并不构成欺诈”
——特斯拉代理律师，2022年11月

当然，在2022年还有一个以埃隆·马斯克的活动为中心的火星探索替代愿景。如果说NASA是太空中的美铁，那么SpaceX就是带火箭的Fyre音乐节，一场由炒作大师领导的光鲜行动，他承诺只要我们能把人送到目的地，每个后勤问题都会迎刃而解。

我能说马斯克什么呢？他喜欢火箭和戏剧性，他对每个工程问题的方法就是承诺用酷炫的技术来解决，而那技术明年第二季度就能准备好。这会把技术讨论变成关于埃隆·马斯克个人品格和成就的争论——正合他意。

SpaceX已经建造了一些 magnificent 的火箭，他们的活力与NASA那种灵魂被困在PPT里的氛围相比，是一种受欢迎的改变。如果创始人是别人，SpaceX令人难以置信的成就记录将迫使我们认真对待他们的火星计划^[65]。但创始人就是他那样的人，而他公开发布的东西与其说是蓝图，不如说是一张励志海报。

马斯克对公司的愿景取决于一种名为“星舰”的可重复使用火箭，它将能做任何事——在太空中加油、再入火星或地球大气、在月球上着陆、冲一杯绝妙的咖啡。规模经济将使这种火箭变得如此便宜，以至于很快把东西发射到太空的成本会比把它们留在地球上还低。到那时，移居火星就只剩下买一艘二手星舰、塞满魔爪能量饮料和氧气的事了。

火星任务中那些困难而不光鲜的问题——怎么洗袜子？吃什么？——得不到埃隆的青睐。一旦你越过“火箭工厂轰隆隆”之后，就没有计划了，只有一团熟悉的马斯克式玄乎。火星火箭将由太阳能驱动的自主机器人工厂加油。乘组将通过某种电磁手势来屏蔽辐射。生命保障，这个太空旅行中最难的实际问题，“其实相当容易”。当然，马斯克对微生物污染问题（我再怎么强调也不为过，这是由国际条约管辖的）轻描淡写，认为它既不可避免也没什么大不了。

但SpaceX终究是一家造火箭的公司，而不是造动物园围栏的公司。正如任何特斯拉车主都能证明的那样，慢慢排除一项生命攸关技术的缺陷，并不能让这位世界上最容易分心的CEO感到有趣。最终只有两个组织（俄罗斯航天局和NASA）拥有足够深厚的生命保障专业知识，能让它在火星时长的任务中奏效。SpaceX要么得想办法与他们合作，要么把他们的专家挖走^[66]。

如果你对马斯克有信仰，我说什么也无法动摇它。但如果你注意到他过去承诺中的某种模式——那条超级隧道其实就是一条普通隧道、自动驾驶汽车上掉落的门板、那个其实只是穿着套装的人的机器人——那么也许你会相信，把难题发射到太空并不会让它们变得更容易，而且我在这里列出的挑战无论火箭上写着谁的名字都适用。

无论你在这件事上站在哪一边，无论你是马斯克的狂热粉丝、立场中立的火星痴迷者，还是仅仅对双行星生活感到好奇，我都邀请你和我一起设想一下，让人们去在火星沙地上留下足迹，究竟需要什么，又真正意味着什么。

下周预告：《火星任务的形态》

脚注

[1] 稍后我会详细论证这个数字。目前可以这样考虑：每次SLS发射耗资42亿美元，而仅仅猎户座飞船的研制就花了200亿美元。在功能上接近火星转移飞行器的国际空间站，迄今已耗资2500亿美元。

[2] 这个日期是将研究、设计和测试所需的最短时间，加上我们可能拥有可运作月球基地的最早时间（而这是启动研究所必需的）相加得出的。我会在后面详细讨论。

[3] 约翰·杨曾指挥第一次航天飞机飞行；原话的背景是他对一种名为“返回发射场”的格外惊险的航天飞机中止模式的评价。

[4] 由于轨道力学原因，火星发射窗口每26个月才出现一次。我们将在第1节中讨论。

[5] 例如，1969年左右的早期空间站设计假定有50至100人在地球同步轨道工作。许多早期的航天飞机宇航员来自空军一个名为“载人轨道实验室”的项目——一种可居住的间谍卫星，空军在1970年代初差点就发射了。关于斯凯实验室时代的代表性观点，见 Weitz，《人在太空进行地球资源观测中的作用》，doi.org/10.2514/6.1974-250

[6] 例如，水手4号（1965年）的照片大小为24万比特，轨道器以每秒8.5比特的速度发回地球。而火星勘测轨道飞行器（2005年）上的HiRISE相机拍摄的照片达28吉比特，以高达4兆比特每秒的速度发回地球。

[7] 我知道，没有机器人能在凝视戴摩斯边缘舞动的阳光时对崇高进行反思之类。但在“翻开火星上这块石头看看”或“飞过这个羽流采样”这类任务上，机器人表现出色。

[8] 例如，对比一下到2025年阿尔忒弥斯计划已花费的930亿美元，与VIPER月球漫游车4.35亿美元的项目成本，或是《2033年载人火星任务评估》中估计的2640亿美元火星着陆成本与火星科学实验室及好奇号漫游车35亿美元的成本。（以2022年美元计）

[9] 阿波罗17号于1972年12月14日从月球起飞。这是人类最后一次飞出近地轨道。

[10] NASA在2010年给出国际空间站总成本为1500亿美元；将该数字按通胀调整并加上12年的运营成本（约每年30亿美元），正好接近四分之一万亿美元。

[11] 2000年后航天器取得的一些显著发现：

• 开普勒发现超过2600颗系外行星
• 好奇号发现火星曾宜居
• 哈勃望远镜发现高红移（z > 8）星系
• 卡西尼在土卫二上观测到水羽流和有机分子
• 惠更斯号在土卫六着陆
• 火星快车发现火星地下湖泊
• WMAP和普朗克高精度测量宇宙微波背景辐射
• 新视野号飞掠冥王星
• 黎明号在灶神星上发现水
• 罗塞塔让我们首次近距离观察彗星
• 盖亚绘制银河系地图

对比NASA官方列出的国际空间站突破，其中包括“从独特视角监测我们的星球”、“让学生使用在轨实验室”和“应对自然灾害”。

[12] 国际空间站的第一个舱段于1998年发射；我是从2000年11月首批常驻乘组抵达开始计算的。

[13] 这一结果争议很大，因为周围岩石的温度应该远低于即使是过冷卤水能以液态存在的温度。反方观点认为，明亮的雷达反射一定是地质特征，而非水。然而，最近的证据为冰下湖理论提供了独立支持。

[14] 关于此问题及一种可能的加热机制的讨论，见 Sori, M. M., & Bramson, A. M. (2019). 火星上的水，带点盐：南极冰层底部融化今天需要局部热异常。Geophysical Research Letters，46, 1222– 1231. doi.org/10.1029/2018GL080985

[15] Broquet, A., Andrews-Hanna, J.C. 火星埃律西昂平原下方活跃地幔柱的地球物理证据。Nat Astron (2022). doi.org/10.1038/s41550-022-01836-3

[16] Baucon, Andrea, et al. “遗迹化石、裂缝还是晶体？对火星维拉·鲁宾岭棍状结构生物成因的检验” Geosciences 10, no. 2: 39. doi.org/10.3390/geosciences10020039

[17] E.B. Rampe, D.F. Blake, et al. 火星盖尔陨石坑沉积岩与风成沉积物的矿物学与地球化学：与好奇号共同探索六个地球年后的综述，Geochemistry, Volume 80, Issue 2, 2020. doi.org/10.1016/j.chemer.2020.125605.

[18] Moores, J. E., et al. 受ExoMars微量气体轨道飞行器与好奇号观测约束的盖尔陨石坑甲烷日变化与微渗流量。Geophysical Research Letters，46, 9430– 9438. doi.org/10.1029/2019GL083800

[19] Chun, Jongsik, Rainey, Fred A., 将基因组学整合进细菌与古菌的分类学与系统学。International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, VO 64. doi.org/10.1099/ijs.0.054171-0

[20] Kennedy, A.C., Smith, K.L. 土壤微生物多样性与农业土壤的可持续性。Plant Soil 170, 75–86 (1995). doi.org/10.1007/BF02183056

[21] 对微生物总生物多样性的估计取决于一堆建模假设。见 Lennon and Locey，《标度律预测全球微生物多样性》(2016) doi.org/10.1073/pnas.1521291113 和《对地球巨大微生物组的更多支持》(2020) doi.org/10.1186/s13062-020-00261-8

[22] Yarza, P., et al. 利用16S rRNA基因序列统一已培养与未培养细菌和古菌的分类。Nat Rev Microbiol 12, 635–645 (2014). doi.org/10.1038/nrmicro3330

[23] 具体而言，一类名为DPANN的古菌和细菌中的“候选门辐射”。见 Cindy J. Castelle, Jillian F. Banfield, 主要的新微生物类群扩展多样性并改变我们对生命之树的理解，Cell, Volume 172, Issue 6, 2018. doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.016.

[24] Morono, Y., et al. 好氧微生物生命在长达1.015亿年的含氧海洋沉积物中持续存在。Nat Commun 11, 3626 (2020). doi.org/10.1038/s41467-020-17330-1

[25] Bengtson, S., et al. 始新世海底玄武岩中真菌与原核生物组成的深层生物圈群落。Geobiology, 12: 489-496. doi.org/10.1111/gbi.12100

[26] 与深层生物圈相关的一切一样，对生物量的估计相差可达几个数量级。

[27] Yarza, P., et al. 利用16S rRNA基因序列统一已培养与未培养细菌和古菌的分类。Nat Rev Microbiol 12, 635–645 (2014). doi.org/10.1038/nrmicro3330

[28] Tina Šantl Temkiv, et al. 通过雹块评估的风暴云微生物多样性，FEMS Microbiology Ecology，Volume 81, Issue 3, September 2012. doi.org/10.1111/j.1574-6941.2012.01402.x

[29] Petit, Pauline C. M., et al. 直接宏基因组分析揭示运行中核反应堆堆芯高放射性水体中意想不到的微生物生命 Microorganisms 8, no. 12: 1857. doi.org/10.3390/microorganisms8121857

[30] DasSarma, Priya, et al. 地球平流层与微生物生命 Current Issues in Molecular Biology 38, no. 1: 197-244. doi.org/10.21775/cimb.038.197

[31] Fujiwara, Daisuke, et al. 在国际空间站“蒲公英”实验中暴露于太空的耐辐射细菌 Deinococcus radiodurans R1 中 rpoB 基因的突变分析。Astrobiology. Dec 2021. doi.org/10.1089/ast.2020.2424

[32] Steinle, L., et al. 边缘上的生命：Kryos MgCl2卤水盆地在极低水活度下的活跃微生物群落。ISME J 12, 1414–1426 (2018). doi.org/10.1038/s41396-018-0107-z

[33] Vreeland, R., et al. 从原生盐晶体中分离出一种2.5亿年前的耐盐细菌。Nature 407, 897–900 (2000). doi.org/10.1038/35038060

[34] 关于在800万年前的冰中发现可存活微生物，见“地球上最古老冰层中的化石基因与微生物 doi.org/10.1073/pnas.0702196104

[35] Fang J, et al. 在海底以下约1.5至2.4公里深的含煤沉积物高压富集培养中以可形成孢子的耐压细菌占主导。Front. Microbiol. 8:137. doi.org/10.3389/fmicb.2017.00137

[36] 见讨论：Nicholson, W.L. (2020). 作为天体生物学研究模型生物的产孢细菌。 doi.org/10.1002/9781119593096.ch13

[37] 完整视频见 https://www.c-span.org/video/?522488-1/nasa-holds-briefing-moon-mars-program

[38] 奥巴马最初指示NASA在2033年前着陆；纳尔逊说火星着陆最早也要到2030年代末或2040年代初。

[40] 以下是1992年一次“为什么去火星？”会议给出的理由：人类进化、比较行星学、国际合作、技术进步、激励、投资。注意其中只有前两项与火星有任何关联。

[41] 2022年，NASA在“探索”（月球至火星项目）上花费67.9亿美元，在“太空运行”（运行国际空间站）上花费40.4亿美元。来源：https://www.planetary.org/space-policy/nasas-fy-2022-budget

[42] 美国国家科学基金会2022年预算为88亿美元，见 https://www.aip.org/fyi/2022/nsf-budget-fy22-outcomes-and-fy23-request

[43] 更精确地说，是在地球磁层之外，磁层阻挡了我们需要研究的大部分辐射。

[44] 关键问题是火星重力（0.38g）是否足以阻止我们在失重状态下看到的那类退化过程。

[45] 目前的最佳估计是，一名40岁女性在为期940天的火星任务中，因累积辐射暴露而死亡的风险在3%至21%之间（95%置信度）。见 Cucinotta et al., Acta Astronautica, Volume 166, 2020. doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.08.022.

[46] 我将在关于人造重力的章节中讨论为什么为此建造旋转飞船是不切实际的。

[47] 特朗普实际上曾向NASA提出过这种无限资金支持，NASA明智地拒绝了。

[48] 火星任务先验上并不一定需要闭环生命保障，但NASA将其视为要求。实际上，你至少得回收水。

[49] 国际空间站上环境控制与生命保障系统（ECLSS）组件目前质量为1776公斤，估计研制成本为2亿美元，即每公斤11万美元。撰写本文时，金价为每公斤58000美元。

[50] 我稍后会讨论四种基本任务类型。这里我假设的是长期驻留的地表任务，但该论点对其中任何一种都成立。

[51] 让这个问题变得无关紧要的一种方式就是尽早且频繁地污染火星，这使得马斯克那种尽早向地表大量投送货物的计划显得尤为玩世不恭。

[52] 自最初的海盗号着陆器（我称之为第0步）以来，没有任何任务在火星上搜寻过生命。

[53] 海盗号着陆器是迄今送往火星的最洁净物体；随后的着陆器和漫游车只经过了快速擦拭。见 Fairén et al. “在为时已晚之前在火星上寻找生命” Astrobiology. Oct 2017. doi.org/10.1089/ast.2017.1703

[54] 我将在关于微生物的章节中讨论为什么微生物群落比单个微生物适应性强得多。

[55] 避免污染的要求是1967年《外层空间条约》中的一项条款。详细指南由一个名为COSPAR的国际机构制定。

[56] 想体会探索者的生活会有多受限，见 Bobskill, et al. “载人火星任务地表科学操作。” In SpaceOps 2014 Conference. doi.org/10.2514/6.2014-1620

[57] 见NASA对阿尔忒弥斯任务的管理，监察长办公室（IG-22-003）

[58] 粗略的经验法则是，探索一个行星系统的探测器耗资约50亿美元，而较小任务耗资约10亿美元。

[59] 拥有液态水海洋的卫星是木卫二、木卫三、木卫四和土卫二，最近还意外增加了第五个候选者——土卫一。

[60] 旅行者2号于1986年飞掠天王星、1988年飞掠海王星，那是我们最后一次看到它们。

[61] NASA计划在2031年让国际空间站脱轨，但俄罗斯航天局称他们将在2024年退出，见 https://www.skyatnightmagazine.com/space-missions/international-space-station-retirement/

[62] 我基于2023年NASA预算申请得出该数字，其中为“月球至火星”项目拨款74亿美元，为国际空间站拨款42亿美元。

[63] 作为参考，可考虑以下任务的成本：欧罗巴快船（50亿美元）、火星科学实验室/好奇号漫游车（32亿美元）或罗曼太空望远镜（32亿美元）。

[64] 似乎没人想去金星，但在高层大气中条件惊人地温和（约55公里高度处为0.53巴、27摄氏度）。关于一个很酷的金星飞艇任务，见：https://ntrs.nasa.gov/citations/20160006329

[65] 我假设运营SpaceX的成年人有一个更现实的火星计划，他们把它藏在马斯克不知道的房间里。这里我只讨论马斯克的版本。

[66] 我愿意花大笔美国纳税人的钱，去旁听那场有人试图说服资深公务员为埃隆·马斯克工作的会议。