火星上可以建立城市吗？
首先，我们得聊聊为什么想在火星上建城市。地球虽好，但资源总会枯竭，总会有意外降临，像是小行星撞击、超级火山爆发，甚至更糟糕的。有一个备选的家园，对人类这个物种来说，就像有了另一张船票，至少能保证我们文明的延续。火星，虽然不像地球那样热情好客，但它离我们不算太远，而且有着一些我们需要的“原材料”。
那么，在火星上建城市，我们需要克服哪些“拦路虎”呢？
1. 呼吸问题：空气！
火星的大气层极其稀薄，主要成分是二氧化碳，氧气含量不到0.2%。这跟地球上21%的氧气比起来，简直是天壤之别。人类需要氧气才能生存，所以，在火星上建城市，第一件事就是解决空气问题。
方案一：就地取材，制造氧气。 火星上有大量的水冰，可以通过电解水来获取氧气和氢气。另外，火星大气中的二氧化碳也能通过一种叫做“萨巴蒂埃反应”的化学过程，与水反应生成甲烷和氧气。当然，这些过程都需要大量的能源。
方案二：建造封闭的生命维持系统。 就像在空间站上一样，我们需要建造巨大的、密闭的穹顶或者地下设施，里面提供可呼吸的空气，并进行循环利用。这些设施需要非常坚固，能够抵御火星的恶劣环境。
2. 穿衣问题：温度！
火星是个大冰箱。平均温度大概在零下63摄氏度，夜晚更是能低到零下100多摄氏度。即使是在赤道，白天的温度也很少能超过零度。所以，我们不能像在地球上那样随意走动，得穿上厚实的宇航服。
解决方案： 城市必须是完全封闭的，提供恒定的、舒适的温度。这需要强大的供暖系统，而且能源消耗会非常巨大。居住区可以建在地下，利用火星土壤作为天然的隔热层，同时也能屏蔽辐射。
3. 晒伤问题：辐射！
火星没有像地球一样的全球磁场，也没有厚厚的大气层来阻挡来自太空的有害辐射，比如宇宙射线和太阳耀斑。长期暴露在这样的辐射下，对人体健康是毁灭性的，会大大增加患癌症的风险。
解决方案： 城市的外壳必须能够有效屏蔽辐射。使用厚重的材料，比如水、土壤或者特制的防护材料。地下建筑也是一个非常好的选择，因为火星的土壤也能提供一定的辐射防护。
4. 喝水问题：水！
虽然火星上有水冰，但获取和利用它可不是一件容易的事。水是生命之源，也是制造氧气、火箭燃料的重要原料。
解决方案： 需要开发先进的钻探和融化技术来开采水冰。然后，需要建立高效的水循环系统，对废水进行净化和再利用，做到“滴水不漏”。
5. 吃饭问题：食物！
在火星上长庄稼，可不是把种子撒在地里那么简单。火星土壤中缺乏有机物，而且含有高氯酸盐等有毒物质。
解决方案： 需要在封闭的温室里进行人工栽培。使用经过处理的火星土壤，或者完全使用水培、气培等技术。还需要人工模拟阳光，或者使用LED灯来提供植物生长所需的光照。当然，初期可能还需要从地球运送一部分食物。
6. 走路问题：重力！
火星的重力只有地球的38%左右。虽然不像失重那样麻烦，但长期生活在低重力环境下，会对人体的骨骼和肌肉造成影响，可能会导致骨质疏松、肌肉萎缩等问题。
解决方案： 这方面的研究还在进行中，可能需要设计特殊的锻炼设备，或者在城市内部模拟更高重力的区域。
7. 交通问题：出行！
在火星上，如果你想从一个地方走到另一个地方，没有宇航服可不行。而且，火星上到处是岩石、沙丘，地形崎岖。
解决方案： 城市内部需要有各种形式的封闭交通系统，比如管道列车、加压的车辆等等。长途旅行则需要更强大的探测车。
8. 心理问题：孤独！
从地球到火星，一来一回可能就需要几年时间。在这样遥远而陌生的环境中，与地球上的亲人朋友联系困难，远离熟悉的社会环境，可能会导致心理上的孤独和压力。
解决方案： 建立起强大的社区和社交网络至关重要。需要有丰富的娱乐活动、心理支持系统，甚至可以考虑建立虚拟现实的连接方式，让人们感受到与地球的联系。
9. 能源问题：电力！
以上提到的所有活动，无论是维持生命、供暖、照明、交通，都需要海量的能源。
解决方案： 核能是目前最被看好的选择，因为它的能量密度高，而且不受外界环境影响。太阳能也是一个备选，但需要考虑火星上的沙尘暴可能造成的遮挡。
10. 建造问题：材料！
从地球运送大量的建筑材料到火星，成本会高到吓人。
解决方案： 必须学会“就地取材”。利用火星上的岩石、土壤、金属等作为主要的建筑材料。3D打印技术在这里将发挥巨大作用，可以利用火星的土壤打印出房屋、墙壁甚至工具。
城市的样子会是什么样？
想象一下，火星上的城市可能不会像地球上的摩天大楼林立，而是更像是地下或半地下的堡垒，或者是有着巨大透明穹顶的“气泡”城市。
地下城市： 科学家们认为，将城市建在地下，是抵御辐射和维持稳定温度最有效的方法。城市内部会是错综复杂的通道和房间，连接着各种生活区、工作区、种植区和娱乐区。
穹顶城市： 巨大的透明穹顶可以引入自然光，让城市内部的空气流通，但穹顶材料必须非常坚固，并且能够有效屏蔽辐射。在穹顶之下，可能会有人工制造的“地球化”环境，有绿树、有河流，甚至模拟地球的天空。
交通系统： 城市内部的交通可能会像科幻电影里一样，有自动驾驶的车辆在管道里穿梭，或者利用磁悬浮技术。
社区生活： 即使是在陌生的星球上，人类也需要社会联系。城市的设计会鼓励社区活动，有公共空间、学校、医院、商店，尽可能地还原地球上的生活体验。
谁来建？
最初的火星城市，很可能是由政府机构和大型商业公司共同推进的。但随着技术的成熟，也会有更多私人企业和个人参与进来，就像现在地球上的城市发展一样。
什么时候能实现？
这是一个没有明确答案的问题。建造火星城市，需要巨大的投入、长远的规划和技术的突破。一些乐观的预测认为，我们可能在未来几十年内看到第一批火星定居点，而真正的“城市”的形成，可能还需要更长的时间，也许是几百年。
总而言之，在火星上建立城市，是一个充满挑战但并非不可能实现的梦想。它需要我们集聚人类的智慧和勇气，一步一个脚印地去探索和实践。当有一天，人们可以在火星的土地上抬头仰望那颗遥远的蓝色星球时，那将是人类文明又一次伟大的飞跃。
网友意见
征服火星，必须通过建立封闭城市和基地的方式，不可能全面改造火星
人类探火星在60/70年代可谓疯狂，面对不足三分之一的成功率，苏联和美国犹如接力赛一般轮番上阵，苏联更是屡败屡战从未放弃，直到80年代双方同时偃旗息鼓。而进入21世纪以来，人类探火星进入新的高潮，美国、俄罗斯、印度、日本、中国都尝试过火星任务，关于火星的未来开发方案也进入各国航天发展重要日程。
最理想的方案当然是整体开发火星，可是以目前人类航天对火星的认知能够满足这个可能性么？
21世纪至今，已经有美国奥德赛号轨道器（2001）、欧洲火星快车号轨道器/着陆器（2003）、美国勇气号火星车（2003）、美国机遇号火星车（2003）、美国侦察轨道器（2005）、美国凤凰号着陆器（2007）、美国好奇号火星车（2011）、美国火星大气专家MAVEN轨道器（2013）、印度曼加里安轨道器（2013）、欧洲火星生命探测计划ExoMars轨道器/着陆器（2016）等一系列任务携带先进的仪器成功探测火星，时至今日依然有8个任务活跃在火星表面和火星轨道上。
它们的研究结论可以归纳为以下几条：
1. 火星的地质火星已经极其微弱，几乎没有板块运动，地底能量基本散失殆尽，磁场过于微弱无法防御太阳风和宇宙辐射，大气成分也缺少足够来源；
2. 火星在37亿年前与地球情况基本相似，除了海洋和湖泊普遍呈现酸性以外，基本能够维持原始生命，但随后陷入了不可逆的水分散失过程；
3. 火星大气现在以每秒至少100克的速度流失，考虑到目前基本没有补充且流失永不终止，火星大气将会最终散失殆尽，而目前的水平约是地球大气压的1%不到；
4. 火星地下依然含有至少2%的水分，且在夏季时两极区域和高山斜坡上存在液态盐水流动情况，越靠近两极水分越多，两极冰盖的水冰含量甚至达到了格陵兰岛的三分之一，足够人类生存；
5. 火星土壤95%以上是矿物质和金属，两极区域含有高氯酸盐，高氯酸盐是氧化剂且能作为氧气来源，大气中96%以上成分也是二氧化碳，可作为人类未来能量和植物呼吸来源；
因此，火星整体上陷入了一种趋向于更加荒芜、死寂、空旷且不可逆的过程中，内部能量的散失更是完全无法拯救的，人类基本要放弃对它的整体改造。
在这种前提下，世界各国的研究方案中心都变成建立大型封闭火星基地。
美国方面，无论是NASA（上）还是Space-X（下），未来的方案都是建立基地。
俄罗斯组织了“火星500”系列实验，这应该是世界上最全面的整体实验，验证一个封闭系统和宇航员们经历长期基地生活的影响，自2008年起已经进行了三批实验。
中国火星基地模拟
中国也计划投资4亿元在青海省海西州大柴旦红崖地区建立火星模拟基地，这里的雅丹地貌是中国被认为“最接近”火星的地方。
目前已经成立探测火星项目的阿联酋也提出了火星基地方案，计划在迪拜附近投资1.4亿美元建设一个可行的现实火星基地模型。
荷兰一家私人公司Mars One甚至提出了前往火星基地的“单程之旅”，全球数万人报名自愿参加。
可见火星基地方案已经是各国必然选择的方案。相比较不现实也不可行的火星整体改造方案，选择基地方案显然是唯一的选择，它的最大优势在于：全封闭，能完全产生跟地球一样气压、温度、光照条件，不必受火星外部恶劣环境影响。
而在设计方面，有以下方面需要着重考虑：
1. 基地选址：在北极和赤道之间的大平原地区，地势较好；这里水分含量较高（>3%且靠近北极冰盖），北极夏季时火星处于远日点因此夏季很长（火星轨道为0.1偏心率椭圆），白天温度可以达到20度；火星北半球富含火山岩而拥有足够建筑材料。
阿联酋的火星基地概念图
2. 建筑材料：火星表面有丰富的矿物质和金属材料，完全可以采用现在日趋成熟的3D打印技术，只需运送少量打印机器人先期前往火星即可，通过3D打印可以轻松实现立体蜂窝状金属结构来建立基地框架，强度高质量轻且能防范微型陨石。火星土壤中有40-45%的氧元素、18-25%的硅元素、12-15%的铁元素、2-5%的铝元素，可以说对于建造以钢和玻璃为主要结构的建筑物毫无压力。
3. 能量来源：基地外围和表面建立大量太阳能电池板阵列（可由硅、氧、铁、铝等元素3D打印而来），机遇号和勇气号火星车已经证明了火星上基本不存在沙尘导致太阳能电池板被覆盖而无法工作的问题，原计划工作3个月太阳能电池板就失效的机遇号已经工作了13年且仍在继续工作！人类也可携带大型同位素裂变电机作为能源补充，好奇号火星车采用此项技术仍在火星工作，并被无限期延期，从理论上讲它可以继续工作20年（核电池的放射性元素钚-238半衰期高达88年）。更何况人类如果掌握核聚变技术，能量就取之不尽用之不竭了。
4.空气来源：火星土壤中拥有较多高氯酸盐，可以简单加热即可获取足够氧气，（请大家脑补一下中学期间加热高锰酸钾和氯酸钾（氯酸盐）获取氧气的实验），在封闭环境中维持低压富氧环境人类即可以健康生存。而且空气中有96%的二氧化碳，北极更是一望无际的干冰冰盖，取之不尽用之不竭。
5. 水分来源：火星地下含有至少3%水冰，经过加热即可获取水分，且北极冰盖底部有大量水冰。
阿联酋的植物仓方案
6.食物来源：可以建立独立的植物养殖仓，人类现有的无土栽培、LED养殖技术（极少光照和能量消耗）完全可以实现。在这个相对密封的植物养殖仓中，由于无土栽培养分充足、二氧化碳含量可以远超过地球、火星重力不足地球一半植物可以生长的更大，这意味着植物的产量将会远远超过地球。它们也会产生大量的氧气供给人类，封闭环境中水分近乎实现无限循环。而植物产生的废弃秸秆、茎秆、根部等，则可以用来加工饲料，供养家禽牲畜；
7.交通出行：全程封闭的轨道交通，目前地球上无论是海底隧道还是在研超级高铁都有极高可行性，它们面对的难度远远超过火星，但已经被人类运用的非常成熟。对于偶然的户外情况，火星车也已经成熟的技术。
Space-X的火星上火箭发射方案
而航天技术基本是每个火星基地的必备选项，建造火箭乃至可重复利用火箭目前并没有技术难度，只需解决最重要的燃料问题。而通过二氧化碳和氢气（来自于水的电解）的催化反应生成甲烷，从而使用甲烷液氧火箭并不困难，中国中科院大连化学物理研究所的科学家已经研制出了相应催化剂。火星的逃逸速度低于地球一半且几乎没有大气阻力，在火星上进行火箭发射和降落难度要远远低于地球。
8.重要资源： 对于稀有金属和矿藏等，完全没必要依赖地球运输。火星距离小行星带已非常接近，这里有着几十万颗小行星，更有数亿颗乃至数不尽的极小星体，它们的成分和构造完全不同，不少都拥有地球上极其稀缺的资源。火星上的航天探测要比地球简单很多，完全能够建立定期“采矿航班”，采取缓慢控制合适大小的小行星，改变轨道靠近火星，在临近火星时将其拖入火星撞击在地表成一个小型矿藏，只需慢慢派车来挖即可，这个难度甚至要低于地球采矿，比起地球运输过来更是性价比高很多。
以上，希望我国2020火星探测一切顺利！
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