思铺学院与国际火星学会联合开发的火星漫步者移动实验室MRL，由火星为主题的STEAM课程及配套的移动实验室Rover组成。学生可以通过线上课程学习，确定个人PBL项目任务，结合移动实验室的运用掌握主动探索学习的方式方法。

这个暑期，无论是酷暑炎炎还是暴雨不断，MRL火星漫步者移动实验室导读课程一直伴你在线。

上周，第一阶段《火星任务的科学与工程学背景》第二课（上）也上线了。课程同样暑期档均开放限时免费观看，快加入我们一起探秘火星（课程链接获取，请看文末）。

课程时长：90分钟 （上、下）

适合年级：3-8年级

关键词：太空探索/探索目标/航天科技史

Lesson 2的上半部分课程，我们一起回顾了人类的火星探索史，从开普勒、夏帕雷利和罗威尔三位天文学家对火星的早期观测，到美苏为首的60年来的54次星际探测。下半部分的课程，我们将围绕“征服火星之路”主题展开。包括：✔ 如何去火星；✔ 火星地球化。

2024年，埃隆马斯克所领导的太空探索公司Space X计划送宇航员登录火星，人类即将开启亲身探索甚至殖民火星的过程。征服火星，人类将面对哪些困难？又做了哪些准备？现在，让我们一起来了解。

| 01 如何去火星

要探索火星，第一步当然需要运载火箭将无人或者载人飞船送往火星。由于火星距离地球遥远，因此，相比于发射地球轨道的人造卫星，发射星际探索的飞船势必需要更大的火箭。

美国在60年代到70年代初，首先使用了宇宙神-爱琴娜发射了包括水手4号在内的一些列早期探测器，70年代中期改用德尔塔2号，90年代中期到本世纪早期则使用大力神3号，2005年开始使用宇宙神5号火箭，包括好奇号火星车与洞察号火星探测器都是搭载宇宙神5号发射升空。

苏联60年代初从闪电火箭起步，发射了火星1号等早期探测器，从60年代末开始改用质子号火箭，其改进型号一直使用至今。

欧洲的火星探测任务则既搭载过俄罗斯的联盟号火箭也用过欧洲航天局的阿利亚纳5号重型火箭。

上述重型运载火箭，其近地轨道运载能力已达20吨左右，然而对于未来大规模火星开发需要的大型载人或货运飞船这些火箭推力仍显不足。

因此，美国太空探索公司从2012年开始开发更大的火箭。项目方案几经改进，在2018年这一超级重型运载工具被命名为星舰（Starship），近地轨道的运载能力预计可以达到惊人的300吨。一旦拥有了如此强大的运载工具，人类大规模火星开发乃至火星移民都不再是幻想。

在拥有了大推力运载火箭之后，选择合适的发射时机和着陆时间就显得尤为重要。地球与火星的公转周期不同，火星与地球之间的距离随时间变化，最远和最近距离之间最多可以相差8倍，而大约每两年火星与地球会有一次近距离接触的机会，这自然也就是火星探测最重要的发射窗口，2020年正是这个良好的发射期。

到达火星已如此不易，到达之后如何安全着陆更是关键，毕竟着陆失败就意味着前功尽弃。由于火星具有稀薄的大气层且远离地球，比起着陆月球，火星着陆复杂困难得多，短短几分钟的着陆过程包括了一大批工程师的心血，而这个研究开发的过程也是一个工程学解决问题的典范。

| 02 火星地球化

与短暂的登月任务不同，在人类征服火星的计划中，宇航员在火星上的长期生存乃至生活一直是计划的重要组成部分。

2024年埃隆马斯克领导的SPACE X公司，计划将实现人类的首次火星登陆，且宇航员将在火星表面生活至少几个月。为了实现这一目标，SPACE X公司计划怎么做呢？一起来看下面的这个短片。

从短片中我们知道，人类要在火星上长期生存，需要面临呼吸、饮食、居住、出行等诸多方面的挑战，而呼吸无疑是第一关。

火星的大气中含有95%的二氧化碳，却几乎没有氧气，无法支持人类呼吸，工程师们决定从二氧化碳中制造氧气。NASA计划在2020年7月发射的毅力号火星车上就搭载了一个实验制氧装置MOXIE, 利用固态氧化物电解原理制造氧气。

要在火星上长期工作生活，解决了空气问题之后，住的问题又摆在了面前。火星表面的气候与自然环境非常恶劣为宇航员们提供一个安全舒适的住所，非常重要又极富挑战。

NASA曾在2015年组织过一个比赛，悬赏50万美元向民间寻求解决方案。经过4年多的时间，参赛团队根据NASA提出的需求从开展理论论证计算到完成外观与结构设计、从模型搭建到缩小比例的原型建筑3D打印建造，一些团队的作品脱颖而出。

民以食为天，解决了空气与居住的挑战，吃饭问题就列上了议事日程。

短期而言，登陆火星的宇航员可以将真空包装的太空食品作为主要食物；但长期来看，在火星上种植农作物则是必须的。其意义不仅仅限于火星上食物的自给自足，同时也可以改善宇航员的心理与生理状态，并会成为火星环境改造的重要工具。

人类在火星的长期生存乃至生产生活还有一个重要的基础，就是可靠的能源供给，这些能源既可以用来生产维持人类生存所必须的氧气和水，又可以用来生产供宇航员返回地球所必须的火箭燃料。太阳能是现阶段绝大多数空间设备的能量来源，而微型核反应堆则提供了另外一个持续稳定能源供给方案。

工程师在解决制氧、居住、食物等问题时尽可能采取就地取材的解决方式，这也是人类征服火星的过程中的核心观念：In-Situ Resource UtilizationISRU: 现地资源利用。

也就是说，人类将从当地所能获取的资源与材料出发，去制造氢、氧、水、甲烷、砖石、水泥等等我们所需要的所有物资，而非依赖于地球的供给。这也是决定人类是否可以在火星长期生存、发展的关键。

为了让火星像地球一样宜居，科学家与工程师们计划通过提高火星温度，首先融化火星极地的干冰，以进一步提升火星大气中的温室气体含量和气压，进而使得火星表面气温继续升高，融化极地的水冰。

一旦火星拥有了稠密的大气层和液态水，那么生命的繁衍就成为可能。

最后，提一个小小的问题：大家认为人类能否实现火星的地球化转变呢？欢迎大家和我们一起探讨。

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下一次课程，我们将进入第一阶段课程（火星任务的科学与工程学背景）的最后一部分 Lesson 3，向大家介绍好奇号火星车是如何工作的。

期待大家的报名，继续和我们进入天空，征服火星！