科幻作品为什么都是写移民到火星上？ 第1页

因为更近的行星只有金星了，上金星明显死得更快。

这是因为时代的局限性。我们现在知道火星没有任何适合移民的特点，还有一些不适合地球型碳基生命的特点，但大部分关于移民外星球的科幻小说是在知道这些之前创作的，不能奢求作者掌握超越时代的知识。

19世纪，一些天文学家和天文爱好者用现在看来很是简陋的望远镜观察火星，发现火星上有一些疑似地形的条纹、明暗变化、颜色变化，引起一些人幻想火星上有季节、植被、城市乃至运河。这催生出一批关于火星智能生命的作品，尤其是威尔斯的名作《世界之战》，在广泛的读者群体里形成了“火星能够支持智能生命存活”的印象。从这些读者中成长起来的新一代作家写了更多的这种故事，将“火星可以居住”变成了刻板印象。在科幻作品里，火星殖民地的总人口经常突破百万。

现实不是人们的美好愿望里那个样子。火星的环境对地球生物是致命的，将它改造得像地球需要至少一千年时间和天文数字的投入（后详），在近未来无需考虑。在本世纪，火星上种植的农作物需要被温室完全覆盖以隔绝火星的低温和低气压、使用处理过的土壤或水培（火星土壤不能直接支持植物生长）。SpaceX的计划是40~100年内达到让一百万人自给自足的水平——这很难兑现。

火星地表的重力大约是地球的37.5%，长期生活在这样的低重力环境会造成不可抵御的伤害，还可能破坏人的生殖能力。火星地表强烈的辐射对人是致死性的。生活在火星地下或建设具有辐射屏蔽作用的厚重基地可以减缓辐射的损害，但随着在火星上生活的时间延长，癌症发病率将出现几何级数上升。

人类是否可以在火星上完成繁衍目前是一个开放性问题。火星的强辐射对人类胚胎没有任何好处。虽然精子可以运动，但由于低重力，发育中的胚胎在子宫里的位置将偏高，可能对孕妇的横膈膜产生压迫、引发呼吸困难。低重力环境也可导致妊娠阶段异常，出现大量早产。你可能需要每天将孕妇用离心机甩一甩。

在可预见的未来，所谓火星基地里的人们不得不长时间生活在采用人工光源的地下设施或厚重掩体里，可能会整月不见天日，最大限度控制外出时间。长期生活在封闭环境将导致其它健康问题：精神沮丧，视力减退，高血压，缺乏外界刺激引起的反应迟钝和注意力涣散。

此外，火星基地和空间站一样缺乏微生物多样性，对维持人体微生物菌落平衡也有害。

火星轨道上的太阳辐射强度约为591~594瓦每平方米，约为地球轨道上的43.3%。由于火星轨道偏心率比地球大（达0.09），接收的太阳辐射强度随时间变化幅度较大，加之卫星与着陆器受运行轨道、火星大气、火星自转等影响，能利用的太阳辐射要比这少。根据NASA实测，火星同步卫星随火星绕太阳一周的时间内，在其轨道上接收的平均辐射强度约为311瓦每平方米（包括斜对太阳导致的强度减弱和被火星遮挡）。对于降落在火星赤道上的着陆器，由于昼夜变化和火星时常有沙尘暴等天气影响，每个火星年接收的平均辐射强度只有同步轨道上的约六分之一，你当做52瓦每平方米就可以了：这微弱的光照就是人类在火星上的主要能源了（火星大气稀薄，风能效率更低）。

根据NASA估计，在火星赤道上居住时，每个人需要约64平方米的效率为28%的太阳能板提供的电能，才能过跟地球上相似的生活（此时火星居住者人均年耗能8000千瓦时）。这还只是为小规模科考行动做的打算。谈在火星大规模居住（特别是在火星地下居住），一百万人需要的64平方千米太阳能电池板只是毛毛雨，农业那压倒性的使用面积与能耗会成为严重问题。

在维持生命所需的能量方面，一个人纯素食的话每天要服食约3千克谷物和蔬菜，生产肉类来食用的能量效率是直接吃植物的十分之一。因此，100万人的居住区平均每天要生产出至少3000吨谷物和蔬菜，每26个月约238万吨^[1]。这么多食物是无法期待从地球上运输的，只能在火星上种植。

在地球上，一个人纯素食需要的最低耕地面积为600平方米，想吃到肉类或蛋类就需要更多的耕地面积，目前全球人均耕地面积为3200平方米，中国人均耕地面积为867平方米。而火星的光照情况远逊于地球——你可以想象接下来会是什么情况了。

地球植物光合作用的理论效率极限是百分之十三，实际上只有百分之一程度^[2]。植物身上又只有一小部分可以给人作为食物，例如一棵玉米或小麦身上人可以吃的部分只有约百分之一，这样植物性食物的效率是万分之一。

一个人躺在床上睡大觉，新陈代谢的平均功率约为67~87瓦。过正常生活的人，新陈代谢的平均功率约为120瓦。一百万人正常生活的新陈代谢功率约为1.2E8瓦，按照万分之一的农业生产效率，对一百万人来说农业的最低能量输入是1.2E12瓦。对于平均光照效率是52瓦每平方米的火星赤道来说，即使农业技术保证植物在每个白天尽可能地接收太阳照射、收割速度极快且全无浪费，一百万人需要的最低限度的温室总面积也会达到23077平方千米——这个温室总面积，已经超越了在地球上中国大陆现有的温室设施总面积！

光是建设和维持这样巨大的温室群，就已经不是40年里能做的事情了——连建设它的钱都不知道从哪里来。但这还不算完。在这么巨大的耕地面前，一百万人撅着屁股耕作是没用的（何况那还增加他们的能耗），需要大机器整地、播种、管理、收割，需要化肥，需要运输系统。要知道，人类文明在地球上2%程度的能耗是用来生产氨水作为化肥的合成材料了。

也有好消息：这么多植物进行光合作用产生的氧气给一百万人使用是绰绰有余的（它们足够支持1667万人呼吸），多出来的氧气可以往火星大气里排放。

关于改造火星的困难与低价值，以下截图引自《巫师、外星人和星舰》：

以上是对火星地球化改造的困难与低价值的简单介绍。

可以看到，相当乐观的学者认为改造火星要花超过300年、或许长达30000年的时间，1E25~1E26焦耳的能量，这能量约为现在每年全球能耗的10万~100万倍。即使改造火星只要1000年时间且发电成本变成现在的千分之一，从现在开始需要每年投资2020年不变价1000亿美元、连续投资一千年，在年通货膨胀约3%的情况下会成为天文数字。人类并不一定能存在到这个工程结束。

就像上面的截图里谈到的那样，无论是科幻小说还是科研报告，人们经常考虑将火星冰盖的二氧化碳释放到大气里。但NASA资助的一项研究已经发现火星表面的二氧化碳总量并不足以让火星有你想要的大气：

拿核武器去炸也是一样的：你把火星极地冰盖炸了也只能将其大气密度从地球的0.6%提升到地球的1.2%程度，整个火星地表的二氧化碳全部弄出来也只能达到地球大气密度的7.5%。

无论你认为人类今后的发展是顺利还是不顺，人类可能永远不需要大量居住在火星上。地月拉格朗日L1基地、月球挂绳、火卫一双侧长绳之类比“火星科考站”更值得建设。人类现在的社会形态和身体能力还没达到要考虑“太空资源”的时候。照目前的不可持续发展和瘟疫流行、社会分裂的状况，用不了几百年我们就可能自我毁灭。所谓“去太空开拓新的生存空间”，不是说“地球装不下的人口扔到天上去”，而是在地球上发生灾难性的战争、超级传染病、严重天体撞击、巨大火山爆发等全球性自然灾害乃至失控纳米机械风暴等状况的时候，让人类还有延续下去的可能。执行这个任务的居住区根本就不需要什么几百万人，几百个人就够多了。

能够进行宇宙航行的技术可以轻易建造巨大的太空建筑。不锈钢就可以撑起10万倍地球表面积的片状刚性体，行星支持生物圈的能力根本就是垃圾。

在有限技术下的太空环境中，水是最有价值的东西之一。你可以把它分解成氧气和氢，用于呼吸、推进剂、燃料电池。你可以喝水，也可以用水支持藻类生产食物。水也可以用来保护你免受辐射。将水从地球送入轨道确实很贵，所以规划太空居住区的人们首先要考虑从哪里取水。月球环形山的阴影里有大量的水冰，而火卫二在数百年内可能成为重要的水供应中心，并顺带发射硅酸盐、金属和碳，需要的速度改变量远小于从月球上发射。

小行星带非常稀薄。实际上，以人的视力，站在一个小行星带天体上很难看见其它的小行星带天体。整个小行星带的总质量只有月球的4%。尽管如此，我们已经知道超过200颗直径大于100千米的小行星，还有70万~170万颗直径大于1千米的小行星。其中，小行星16 Psyche几乎是纯粹的铁镍合金，大概可以搞个矿场。

在人类有效抵达巨行星与冰巨星的时代，我们可以在这些天体附近建立资源工厂和空间居住区。如果有少数人就是喜欢住在火星上，土星环的冰可以被投向火星来为其增加水量。小天体的轨道距离太阳越远，射向火星需要的速度变化量就越小——当然，这对射向地球也适用。为了防止有人蓄意破坏，主要航天势力得在这些星环附近设立基地并互相牵制。在大型工业与军事基地建立起来后，服务业站点会跟着发展起来。

参考

1. ^ 而且，根据现代地球上的情况，30~50%的食物会被人们浪费，因此每26个月要搞出476万吨食物才能安心
2. ^ 这还是少数很厉害的植物，大部分低于0.5%