火星是地球的“近鄰”，處于太陽系內(nèi)的宜居帶中，其地質(zhì)構(gòu)成和演化過程均與地球有諸多相似之處。正因如此，自航天事業(yè)誕生至今，火星始終是航天科研和人類寄托探索夢想的焦點(diǎn)之一。

目前，多個國家和國際組織的官方航天力量已將實(shí)現(xiàn)人類首次火星采樣返回作為近期深空探測重要目標(biāo)，并積極論證載人登陸火星的長遠(yuǎn)計(jì)劃。而以SpaceX公司為代表的商業(yè)航天新勢力更是將“載人登火，移民火星”作為遠(yuǎn)期愿景和重大宣傳目標(biāo)。

然而，外界分析認(rèn)為，無人探測火星的成功率并不算很高，載人探測火星的綜合難度與前者更是不可同日而語，憑借當(dāng)前國際航天的技術(shù)基礎(chǔ)，至少還需要在以下5個方面攻克諸多技術(shù)難關(guān)。

第一，超重型運(yùn)載火箭。相比無人火星探測器，為了長期維持航天員往返地球與火星之間的身心健康，載人火星探測器必須配備生命保障系統(tǒng)，并在現(xiàn)役同類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上大幅升級，增重也難以避免。換句話說，航天員需要生活在更大更重的飛船甚至大型空間站內(nèi)，才能完成復(fù)雜的火星登陸任務(wù)，那么更強(qiáng)大的航天運(yùn)輸工具就是必不可少的。

如果仍采用傳統(tǒng)的化學(xué)能火箭，僅運(yùn)力一項(xiàng)指標(biāo)要求就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)役型號，近地軌道運(yùn)力至少不低于100噸級。如果想盡量縮短地火航行時間，一度被塵封的核動力超重型火箭研究計(jì)劃很可能會重啟。這種超重型火箭注定是昂貴的，必須盡可能追求重復(fù)使用性能，才有望支持可持續(xù)的載人火星探測與開發(fā)計(jì)劃。

第二，遠(yuǎn)軌太空港，也就是遠(yuǎn)離地球軌道的大型、超大型空間站。

由于地球和火星均有強(qiáng)大的引力影響范圍和一定的大氣層，航天器發(fā)射和再入的成本、風(fēng)險不容忽視。地火軌道會合周期長達(dá)780天，載人火星探測任務(wù)需盡量遵循該周期，采用霍曼轉(zhuǎn)移方式規(guī)劃發(fā)射窗口，這就限制了從地球向火星運(yùn)送補(bǔ)給的能力。與此同時，人類對火星的開發(fā)、改造能力仍比較有限，在可預(yù)期的未來，火星表面條件無法支持人類長期生存。綜合兩方面條件來看，未來必須選擇“地球軌道集合”和“火星軌道集合”的方式，建設(shè)遠(yuǎn)軌太空港，布置支持設(shè)備，儲備物資，供航天員在地火航線兩端駐留，擇機(jī)實(shí)施短期登陸火星任務(wù)。

為此，航天科研人員有必要先攻克在地月空間特殊軌道上建設(shè)空間站乃至太空港的技術(shù)難關(guān)，積累工程經(jīng)驗(yàn)，隨后在火星軌道上開展類似施工項(xiàng)目。這就需要逐步掌握太空運(yùn)輸系統(tǒng)和遠(yuǎn)軌太空港總體設(shè)計(jì)、三體混沌軌道研究、太空制造等一系列關(guān)鍵技術(shù)。

第三，載人要求使火星著陸和返回的困難成指數(shù)級增加，必須針對性研發(fā)全套系統(tǒng)方案。

火星存在稀薄大氣和氣動加熱現(xiàn)象，航天員和航天器著陸火星無法像著陸月球那樣“忽視”隔熱防護(hù)系統(tǒng)，這提升了航天器的研制難度。再考慮到地火距離最近時也超過5000萬千米，通信延遲比較嚴(yán)重，因此載人登火必須不依賴地球控制，自主實(shí)現(xiàn)驚險著陸。

航天員想從火星返回，在當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)上，必須提前在火星表面布置發(fā)射系統(tǒng)，并在火星軌道上布置對接艙段，難度和風(fēng)險是不言而喻的。

第四，火星本土資源如何利用?；鹦潜砻婵諝庀”?，輻射強(qiáng)烈，極端溫度交替，航天員不宜長期離開密封航天器或基地。由于從地球向火星補(bǔ)給物資的成本極高且不可持續(xù)，即使建成了火星軌道太空港，深入研究火星本土資源利用，就地解決建材、空氣、食物、能源等供應(yīng)難題，仍是必然要求。目前，火星表面制氧實(shí)驗(yàn)、模擬火星土壤增材制造研究初見成效，但距離滿足載人登火所需仍相當(dāng)遙遠(yuǎn)。

第五，航天醫(yī)學(xué)方面道阻且長。載人航天事業(yè)顯著促進(jìn)了航天醫(yī)學(xué)發(fā)展，但航天員單次駐留太空時間仍無法與動輒數(shù)年的載人火星探測任務(wù)相比，航天醫(yī)學(xué)研究仍存在空白。

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，載人登火之旅單程至少持續(xù)數(shù)月，相比近地軌道任務(wù)，人均生存空間更狹小，乘組成員更少，任務(wù)周期更長，太空失重和輻射環(huán)境更惡劣，身心健康挑戰(zhàn)值得警惕，航天員在軌自行治療和地球遠(yuǎn)程診療也面臨考驗(yàn)。所以，有觀點(diǎn)認(rèn)為，航天員想要登陸火星乃至探索更遙遠(yuǎn)深空，最大的限制因素或許恰恰是脆弱的人體本身。為了確保載人登火任務(wù)成功，航天醫(yī)學(xué)必須實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展。

既然面臨如此多的困難，人類還有必要嘗試登上火星嗎？

事實(shí)上，人類絕不可能滿足于永遠(yuǎn)生活在渺小的地球上，無窮的地外世界等待著勇敢探索者的腳步。各國新一輪探月大潮將月球資源勘探、開發(fā)作為重要目標(biāo)，而金星的開發(fā)價值相對有限，火星就成為人類下一步飛出地月空間、開發(fā)廣闊太陽系資源的“試金石”?；蛟S，未來人類有望逐步建成位于月球、近地小行星、火星、主帶小行星、木星衛(wèi)星、土星衛(wèi)星等地的資源開發(fā)設(shè)施和補(bǔ)給站，真正成為跨行星生存物種。