人类到了火星后 具体要做什么来建造自己的家园?

要说人类到了火星要干啥，那可不是一句两句说得清的，这工程量可比咱们在地球上盖房子大多了，而且是真真正正的从零开始。咱们就掰开了揉碎了好好聊聊。

首先，最最基础的，得先活下来！ 火星可不是地球，那空气稀薄得跟真空差不多，而且全是二氧化碳，氧气含量低到能瞬间要了你的命。还有，那温度，昼夜温差能吓死你，更别提还有那致命的辐射了。所以，第一件事，也是最重要的一件事，就是解决生存环境！

建造“庇护所”： 这不是随便搭个棚子。咱们得造出那种能隔绝外界一切危险的“堡垒”。最初的可能就是充气式或者预制好的模块化舱室，能提供生命所需的大气压、氧气、温度和辐射防护。这些舱室得够坚固，能抵御火星上的沙尘暴，而且得能互相连接，形成一个初步的生活区。你想象一下，就像科幻电影里那种，一个密封的基地，里面灯火通明，和外面那个荒凉的红色世界完全隔绝。

生命支持系统： 这才是“家”的核心。得有能循环利用空气的系统，把呼出去的二氧化碳转化成氧气。水也是个大问题，得想办法从火星的冰层里提取，然后净化循环使用。食物也得考虑，最初可能依赖从地球带来的压缩食品，但长期来看，肯定得自己种菜，搞个火星温室，用特制的肥料，培育能在火星环境下生长的作物。而且，这套系统还得有备份，一旦主系统出了问题，还有备用的能顶上。

能源供应： 没电，一切都是白搭。太阳能可能是最直接的能源来源，但火星上的太阳光强度比地球弱，而且还会有沙尘遮挡，所以太阳能板得做得够大，效率够高。另外，也许还需要核能，小型反应堆可以提供稳定可靠的能源，即使在沙尘暴期间也能保证基地运转。

解决了基本生存问题，咱们就可以开始“盖房子”了，但这个“房子”可不是你我想象中的那种砖瓦结构。

就地取材是关键： 每次从地球运东西都贵得离谱，所以最大限度地利用火星本地资源是必须的。火星的土壤（我们叫它“火星风化层”）富含各种矿物质，虽然不能直接吃，但经过处理后，可以用作建筑材料。

3D打印技术大显身手： 这绝对是火星建房子的主力军！想象一下，一个巨大的3D打印机，带着一台机器人，就能直接用火星土壤作为“墨水”，一层一层地打印出建筑的墙壁、穹顶甚至是整个房间。这种方式可以快速建造出结构复杂、防护性强的建筑，而且还能大大减少从地球运输建材的压力。最初的居住舱就可以考虑用3D打印技术加固，或者直接打印出外壳，再往里面填充预制好的内部结构。

地下居住更安全： 咱们刚才说了，火星辐射强，沙尘暴厉害。所以，把房子建在地下或者半地下，可以提供更好的辐射防护和温度稳定性。可以利用天然的熔岩管，或者直接挖地基，把建筑埋进去一部分。这样一来，地面上只需要留出出入口和一些科研观测的设备。

模块化与扩展性： 刚开始的时候，我们不可能一下就建起一个庞大的城市。所以，得采用模块化设计。一个个的小型居住单元，可以独立使用，也能方便地连接起来，随着人口的增长和需求的增加，再不断地扩展。这种设计也方便维修和升级。

除了居住，一个真正的“家园”还需要满足更多生活和发展的需求。

交通系统： 如果要建立多个基地，或者进行大规模的资源开发，就需要交通工具。火星上的路况可不像地球上那么平坦，得有能在崎岖地形上行驶的探测车、运输车。甚至可能需要开发一种能在火星大气层内飞行的交通工具，比如类似无人机的载具，用于侦察和运输。

科研与生产设施： 咱们去火星肯定不只是为了住，更重要的是为了探索和发展。所以，需要建立各种实验室，用来研究火星的地质、气候、生命迹象。同时，也得建立一些基础的生产设施，比如用来提炼矿产、制造零部件、修理设备的工厂。甚至可能要发展出能在火星上大规模生产物资的技术，实现一定程度的自给自足。

通信系统： 和地球保持联系是必不可少的，需要建立强大的通信网络，不仅是与地球之间的远程通信，也包括在火星内部的通信系统，方便各个基地之间的联系和协作。

医疗与心理健康： 在一个完全陌生的环境中长期生活，对人的身体和心理都是巨大的考验。所以，必须有先进的医疗设施，能应对各种突发情况。同时，也要关注宇航员的心理健康，提供娱乐、社交和心理疏导的场所和机制，确保团队的稳定和士气。

社交与社区建设： 当人数多了，就不仅仅是工作，也需要有生活气息。可以设置公共活动区，图书馆，甚至一些娱乐设施，让大家在工作之余也能放松身心，培养社区感。这就像咱们在地球上，一个社区不光有房子，还有公园、商店和活动中心。

总而言之，在火星上建造家园，是一个极其复杂且漫长的过程。它涉及到从最基础的生存保障，到高效的就地取材建造，再到满足生活、科研和发展的一切需求。这不仅仅是盖房子，更是建立一个全新的、能够长期延续的人类文明的基石。每一步都需要无数的智慧、勇气和汗水，从我们对地球的深刻理解出发，一步步去实现那个遥远的红色梦想。

网友意见

按部就班地摆开太阳能电池板，拿飞行器带来的材料和/或飞行器本身作为材料去建设居住区、能源基础设施、农业区划、轻工业、甲烷燃料工厂、机械修理厂、医疗系统等等，发射燃料运载飞行器给轨道上的渡航飞行器充填甲烷与液氧。从2022年开始在22年里弄过去100万人在火星上生活的时间表是不可能实现的，SpaceX的计划是40~100年内达到让一百万人自给自足，这也很难兑现。不过拖时间没关系，重要的是知道做什么。

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（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。

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，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）。

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，新陈代谢的能耗约为67~87瓦。过正常生活的人，每天新陈代谢的能耗约为120瓦。一百万人正常生活的新陈代谢能耗约为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22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。

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附录：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，美国抑或任何投资它的企业都不一定能存在到它完成）。

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%

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