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欧阳自远:目前要把火星改造为人类适宜需要100年到200年

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浩瀚无垠的宇宙星河吸引着数辈航天人前赴后继,也激励着无数人的航天梦想。在被认为是中国航天超级大年的2020年,网易新闻在火星探测器发射之际,联合科普中国、中国航天科普,策划重磅系列报道《一起去火星》,为广大网友呈现完整、新颖的火星科普知识,带大家一起“穿越”火星。

文| 网易科技 彭丽慧

火星知识官介绍:欧阳自远,天体化学与地球化学家,中国月球探测工程首席科学家,被誉为“嫦娥之父”,中国科学院院士、第三世界科学院院士,国际宇航科学院院士,北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院(简称UIC)荣誉院士,中国科学院地球化学研究所研究员,国际院士联合体第一主席。欧阳自远长期从事地球化学、天体化学、比较行星学、地外物体撞击地球诱发生态环境灾变与生物灭绝等研究,其学术成果获得全国科学大会奖、国家与中国科学院自然科学三等与一等奖、中国科学院自然科学一等奖等。


备受瞩目的中国首次自主火星探测任务“天问一号”的发射,正在进行着倒计时。

按照计划,“天问一号”火星探测卫星要一次性实现环绕、着陆和巡视三大任务,这是我国第一次向火星发射的自主探测卫星和火星车,将开启我国行星探测的新征程。

“我们将通过火星卫星、火星着陆器、火星车天地联合探测火星。”一年前,中国科学院院士欧阳自远就在一次论坛上透露了中国火星探测的消息。

欧阳自远是中国天体化学与地球化学家,中国探月工程首任首席科学家,在外界有“嫦娥之父”的美誉。一直以来,他都在参与中国火星探测的计划,且密切关注着相关动态信息。

在火星探测器任务“天问一号”的发射前夕,网易科技拜访并采访了欧阳自远自远院士。采访中,85岁的欧阳自远嗓音浑厚亮堂,在谈到中国航天事业时,不止一次说道,“中国要飞得更远,我们要探测整个太阳系的星辰大海。”

从1960年苏联发射第一颗火星探测器至今,人类历史上探测火星已有四十多次,但成功率仅40%。尽管难度很大,人类为什么还要一次次的进行探测火星?

“首先是大家最为关心的问题:火星上究竟有没有生命?”欧阳自远说,火星探测的首要科学问题,就是期望在探测火星生命活动信息上有所突破;第二是为火星本体科学积累资料;最后是探讨火星的长期改造与未来大量移民的可能性,建立人类第二个栖息地的前景。

对于公众关心的人类是否会移民火星一事,欧阳自远解释,有很多科学家十分担心人类未来的命运,因为我们的地球受到太多的自然威胁,再加上人类自身的一些行为,未来很可能把地球破坏得不能宜居了。所以科学家期望能不能在太阳系里面找到另外一个天体,让它变成我们第二个地球,人类能够大量迁居到上面去。目前看,唯一可能的一个天体就是火星。

改造火星并非天方夜谭,欧阳自远透露,首先要提高火星的表面温度,让冰盖融化,在火星表面保持液态水,并制造出温室效应。然后在上面种一些低等植物,慢慢改变大气,提高温度,让火星温度接近地球。按照现在的科学认识,这个过程大概需要两三百年时间,改造之后人类就可以不穿宇航服在火星上生活了。

在改造火星初期,人类必须居住在密闭的地下或地面舱室中,最好是派机器人上去,发挥它们的智能作用,因为人是没办法做这件事情的,火星表面气压低、寒冷,要穿很重的宇航服工作,呼吸、行动、体力都是问题。

1977年美国航空航天局发射的“旅行者一号”现已飞出太阳系内的日球层边界,它将带着人类的信物——一张带有人类和地球信息的“金色唱片”继续前行,另一航天大国前苏联(现俄罗斯)也早已对金星进行了三十多次的探测,欧洲也不甘落后,相继对金星、彗星、太阳进行了探测,而中国对于太空的探索虽然起步晚但起点高,也早已有了计划。

在欧阳自远看来,登陆月球和火星只是人类探索太空的一小步,火星着陆巡视,小行星探测,火星取样返回,木星及其他行星的穿越,和木星卫星的探测等,这是中国未来十年要完成的任务。

“我们要飞得更远,我们也有能力飞得更远。”欧阳自远说。


以下为欧阳自远院士访谈的部分内容:

网易科技:为什么包括中国在内,各国会不约而同的选择在今年的7-8月实施火星探测计划?

欧阳自远:火星探测是有难度的,不是说你想去就去的。因为地球是太阳的第三个大行星,火星是第四个大行星,大家共同绕着太阳转,有时候地球在太阳这边,火星却在太阳那一头,是很难顺利地到达火星。通过计算,大概26个月有一次时间窗口,从地球发射探测器,经过七个月左右飞行到达火星。今年的七八月正好是窗口期,错过这次发射窗口,就必须26个月后才可能再来一次。

网易科技:这次火星探测我们有哪些任务?

欧阳自远:从长远来看,进行火星探测首先是搞清楚大家最为关心的问题:火星上究竟有没有生命?这也是火星探测的首要科学问题,就是期望在探测火星生命活动信息上有所突破;第二是为火星本体科学积累资料,包括火星大气层的探测,火星地形地貌特征、表面物质组成与分布,地质特征与构造,火星内部结构成分探测等等;三是探讨火星的长期改造与未来大量移民建立人类第二个栖息地的前景。

如果说今年的这次火星探测任务,具体来说,它有六大科学目标:1、火星全球和着陆区地形地貌、物质成分、的探测与研究;2、火星全球和着陆区土壤厚度、成分及其分布;3、火星全球与着陆区次表层地下水体的分布;4、火星重点地区(着陆候选区)的详查;5、火星磁层、电离层、大气层及其气候特征;6、火星物理场(磁场、重力场以及内部结构)探测。

网易科技:中国在火星探测方面一直在努力追赶,您觉得这次我们的探测任务,有哪些是中国特色的?

欧阳自远:我们这次的火星探测任务是“火星轨道器+火星车”组合协同工作,也就是天地联合探测火星,这也我们的特色。其中,火星卫星在天上围绕火星运行,通过环绕遥感探测,可以对火星表面和大气进行综合性全面调查;火星车通过软着陆在地面上运行,巡视探测,可获得着陆区的气象特征、地形地貌、火星地质构造、表面岩石类型、土壤种类和地下水分布等巡视探测数据,为火星资源环境和科学研究提供基础资料。

而其他国家,要么就发一个卫星,要么就发一个火星车,要么发一个着陆器,上面放仪器探测器,你看美国的火星探测计划是借助“好奇号”火星车将一个配有高精度仪器的巨大实验室搬到火星。

网易科技:和探测月球相比,您认为探索火星的意义是什么?

欧阳自远:当代的深空探测已经进入到月球探测是起点,火星探测是重点,小行星探测是热点,木星与木星系探测是亮点的新阶段。火星是太阳系的八大行星之一,在太阳系家族中也是与地球相似程度最高的行星,如:自转轴的倾斜角度,自转周期,一年四季气候变化,古河道、古湖泊的呈现;大气层、电离层和磁层的演化等。火星的起源与演化的研究可以为地球和太阳系的起源与演化提供了有重大意义的科学依据,进一步推动比较行星学和太阳系演化学的发展。

此外,火星生命的探寻始终是火星探测的第一个科学目标,科学家们期望在太阳系内能找到第二个孕育有生命和生命活动的天体。科学家们相继跟踪火星上的水、甲烷,但都没有找到生命活动的痕迹。中国科学家从新近降落的火星陨石中发现,陨石中微细的碳颗粒的碳同位素组成,具有生命来源的特征,证明火星在历史上可能孕育和出现过生命,相继,美国的“好奇号”火星车也发现火星岩石中的有机化合物,表明火星可能曾经出现过生命。科学家们把注意力关注火星的环境宜居性演变的探测与研究。

网易科技:您觉得将来有一天我们会移民火星吗?

欧阳自远:有很多科学家十分担心人类未来的命运,因为我们的地球受到太多的自然威胁,比如说小天体撞、太阳爆发,全球性的火山地震等等,再加上人类自身的一些行为,未来很可能把地球破坏得不能够宜居了。所以科学家期望能不能在太阳系里面找到另外一个天体,让它变成我们第二个地球,让人类能够大量迁居到上面去。目前看,唯一可能的一个天体就是火星。”

网易科技:那是不是移民之前,要对火星上现有环境进行一些改造?

欧阳自远:改造火星并非天方夜谭,几年前,我写过一本科普书叫《再造一个地球》,里面就提到对火星进行改造。首先要提高火星的表面温度,让冰盖融化,在火星表面保持液态水,并制造出温室效应。然后在上面种一些低等植物,慢慢改变大气,提高温度,让火星温度接近地球。按照现在的科学认识,这个过程大概需要两三百年时间,改造之后人类就可以不穿宇航服在火星上生活了。

但在改造火星初期,人类必须居住在密闭的地下或地面舱室中,最好是派机器人上去,发挥它们的智能作用,积极进行各种改造。因为人是没办法做这件事情的,火星表面气压低、寒冷,要穿很重的宇航服工作,呼吸、行动、体力都是问题,所以必须依靠拥有强人工智能的机器人,明确分工、准确高效地协作完成从原料制造到设备搬运、基地建设,再到基地密闭舱环境调控等一系列复杂任务。

我相信,人类一定能够把火星改造成为一个适合于人类居住的星球,以后地球和火星都要变成人类命运共同体的姐妹星。

网易科技:那么除了探测月球和火星之外,我们还有什么样的深空探测计划?

欧阳自远:我们制定了一个长远的计划,要探测整个的太阳系,即火星着陆巡视,小行星探测,火星取样返回,木星及其他行星的穿越,和木星卫星的探测等,这也是我们未来十年要完成的任务。我们要飞得更远,我们也有能力飞得更远。

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