中国首位卡尔萨根奖得主：我们为何走向深空

卡尔萨根（Carl Edward Sagan，1934～1996）是美国著名天文学家、科普作家、科幻小说家，曾任美国天文学协会行星科学学会主席、美国地球物理学会联合会行星学会主席，曾获美国航空航天局特别科学成就奖，两次获得公共服务奖和航空航天局颁发的阿波罗成就奖。美国天文学会行星科学学会为纪念他设立了卡尔萨根奖，并于1998年开始颁授。

2016年5月，卡尔萨根奖被授予中国学者郑永春博士，郑永春博士是第一位获得该奖项的中国人。近日，经过数月的筹备，郑永春博士进行了一次科普演讲，讲述了关于人类对太阳系探索的故事

1977年8月20日，旅行者2号从美国肯尼迪航天中心发射成功，半个月后的9月5日，旅行者1号也踏上征途，开始了对太阳系的探索。接连的两次发射可以说是在与时间赛跑：176年一遇的行星连珠，让飞行器可以借助引力弹弓效应从一颗行星甩向另一颗行星，用一次发射达到四颗行星，这是旅行者们唯一的发射机会。同样在1977年，《星球大战》的上映在全球掀起了太空热潮，人们讨论着太空、银河、飞行器。

从57年前月球1号探测器发射到神舟十一号返回地球，人类对太空的探索从未停歇。深空探测并非一项容易的工作，无论是技术上还是从时间周期上，都异常艰难。据统计，一个足够幸运的科学家，一生中也只能参加两个半的深空探测项目。如此艰辛的一项工作，却又有无数科学家前赴后继参与其中。那么，我们为什么要走向深空？未来一百年我们将走向哪里？我们如何走向那里？中国首位卡尔萨根奖得主郑永春博士在他的演讲中回答了这三个问题。

我们为什么要走向深空

从旅行者2号拍摄的照片上看，地球只是太阳系中一粒悬浮在阳光中的微尘。人类脚踏着这颗星球坚实的大地，依靠它的供给繁衍生息。然而从整个太阳系中看去，这个人类唯一的家园却十分脆弱。2013年一颗小行星撞击在俄罗斯的车里雅宾斯克，导致了1500人受伤，7200栋房屋受损，而这只是一次非常小规模的行星撞击事件——在进入大气层之前这颗小行星的直径仅有18m，撞击后最大的一块陨石碎片也只有一颗瑜珈球那么大。如果换作一个1km直径的小行星呢？它的威力相当于几百颗原子弹同时爆炸，会带来大规模的自然灾难。

这种撞击在太阳系中屡见不鲜：月球上直径大于1km的撞击坑就有3万3千个，地球上虽然相对少得多，但也已经发现了176个撞击坑。

这176个撞击坑中，最出名的一个位于墨西哥湾尤卡坦半岛。那次撞击发生于6500万年前的白垩纪晚期，没错，就是它引发了大规模灰尘进入平流层，整个地球被灰尘覆盖，继而降温、冰冻，曾经独霸地球的恐龙，就这样灭亡了，从那次浩劫中存活下来的物种现在都被人类尊称为“活化石”。

除了小行星撞击，超级火山爆发、超级地震、超级海啸、地球磁场倒转、超级太阳爆发，人类对这些灾害中的任何一种都毫无抵抗之力，更不要说还要面临三体星人的入侵和二向箔的威胁。

所以，我们发明强大的太空望远镜、进行深空探测，并不是因为其他星球比地球更美好，而是希望为人类找到一个灭顶之灾到来时保存火种的避难所。

未来一百年我们将走向哪里

到目前为止，人类已经进行了230多次太阳系探测。这230多次深空探测中，离得最近的月球去了110多次，稍远的金星和火星各四五十次，再远的木星和土星去了不到10次，更远的天王星和海王星就只有旅行者2号去过。

200多次的探测结果是，整个太阳系的8大行星、5颗矮行星、165颗卫星当中，只有火星有可能经过改造实现大规模移民。

火星是一个什么样的星球呢？它的直径是地球的一半，重量是地球的十分之一，引力是地球的三分之一。由于大气压非常低，火星上的昼夜温差极大，晚上最冷的时候有零下100摄氏度，但夏天正午的赤道地区，温度可达20摄氏度，非常舒适。火星上还有一年四季，冬天的时候南北极冰盖扩大，整个星球表面非常清晰，而到了春天，则被沙尘暴笼罩，分不清地形，冰盖也开始缩小。

火星上到底有没有生命，至今还是一个谜，但人类已经开始了向火星移民的努力。1996年，卡尔萨根离开了这个世界。在他离世前的一个月，录下了一段留给未来火星移民的录音，在这段录音里他说：“也许我们登上火星是因为我们必须如此，因为进化在我们心中埋下了流浪的火种，毕竟我们来自狩猎者、采集者，我们在地球上99.9%的时间都是浪子，而流浪的下一站就是火星。”

然而去火星并不是想去就能去的。从时间上来说，火星发射窗口期每780天才会出现一次，也就是说要2年零2个月才有一次最佳的发射机会。去程需要航行6个月的时间，而来回一趟完整的旅程则需要3年左右。除此之外，还有各种各样的其他难题需要解决，比如降落伞如何在稀薄的大气中使登陆器减速、来自宇宙射线和太阳耀斑粒子的威胁以及如何降低星际运输成本，等等。

《火星救援》中马特达蒙饰演的植物学家在火星上成功种出了土豆，这并非只是因为马特达蒙的主角光环。实际上，科学家们已经用模拟的火星土壤成功种出了土豆，而且有科学家相信，火星上种的土豆会比地球上的产量更高、品质更好。

虽然目前人类还没有在火星上找到可用的水源，但是我们已经知道在火星的土壤中含有大量的水，也许我们可以通过加热土壤或者打井来取水。如果这两种方式都不行，还可以用除湿机来抽取空气中的水。但无论如何，火星上的水是非常宝贵的。据悉，神舟十一号搭载的两名航天员在太空中时无论是洗澡水还是洗脚水，都要收集起来循环利用，就像一位航天员曾说过的：“我今天喝下去的咖啡，就是用昨天喝过的咖啡冲的。”

有土豆吃、有水喝，还需要解决住的地方。除了像电影里那样带太空舱到火星拼在一起当别墅以外，还可以利用火星上的资源盖房子。火星土壤中有一种红色黏土可以用来烧砖，黏土也可以加水变成砂浆，有砖、有砂浆，我们就可以在火星上建造窑洞，为了阻挡太阳辐射和宇宙射线，窑洞上方再堆盖3米厚的沙土，就完成了一个火星之家。

这种方式无疑十分符合祖布林的理念。身为美国火星协会主席、被称为“火星狂人”的罗伯特·祖布林在1996年出版了一本书叫作《赶往火星》的书，书中描绘了如何利用火星上自由的资源、“轻装上阵”地实现火星移民计划，正如他所说的：“让我们用‘狗拉雪橇的方式去火星！”

相较于祖布林，郑永春对火星移民的预计则保守得多：他预计未来20年人类会实现首次火星登陆，并在未来100年建成一个中等规模的火星城市，而将火星改造为适宜人类居住的星球则要在未来1000年中实现。

火星，只是个开始

四百年前当人类发明望远镜之后，伽利略第一次把它对准了天空，透过它看到了月球上的环形山、木星的四颗卫星和一个宏大的宇宙。

同样是四百年前，开普勒在给伽利略的信中写道：“我们应该建造适合飞向神圣天空的船与帆，然后也会有这样的先驱者，面对无边的太空，他们毫不退缩。”

也许火星只是一个开端，一个人类散居太阳系各处的起点。卡尔萨根曾说：“在过了一段短暂的定居生活后，我们又恢复古代的游牧生活方式。我们遥远的后代们，安全地布列在太阳系或更远的许多世界上……”“他们将抬头凝视，在他们的天空中竭力寻找那个蓝色的光点。”他们会感到惊奇，这个贮藏我们全部潜力的地方，曾经是何等容易受伤害。我们的婴儿时代是多么危险，我们的出生是多么卑微。我们要跨越多少条河流，才能找到我们要走的道路。（文章整理自郑永春演讲视频）