在火星救援中，一名被困的宇航员必须在敌对的红色星球上生存。本周，科学家们将举行首次研讨会，以确定未来宇航员可能着陆的火星地点。
研讨会今天开始，分析的50多个地点中，哪一个可能是这颗遥远星球上最适宜居住的最佳地点，争论可能会很激烈——比如，住在赫伯拉斯峡谷地下洞穴的地下住所，或者在曾经的温泉附近建立基地，那里可能存在生命。许多参加会议的科学家希望有一天自己也能登上火星。
“我选择的着陆点可能是我未来要去的，”新墨西哥大学的行星科学家扎卡里·加莱戈斯说，他是“火星一号”任务（一项单程火星之旅的提议）的最后100名候选人之一。
“梦想着有一天成为第一个在火星上行走的人，”有抱负的行星科学家和火星探险家、来自北卡罗来纳州罗利市嘉吉高中10年级学生亚历克斯·隆戈补充道。
着陆点
火星探险家首先需要一个安全的着陆地点。加莱戈斯说，目标是大约25公里大小的平坦区域，适合多次任务着陆许多补给船和载人飞船。
“此外，你不想在那里有太多岩石，因为巨石会对着陆造成危险，并使漫游变得困难，”美国国家航空航天局喷气推进实验室的行星科学家弗雷德·卡莱夫说。“但你也不想太软。火星上有些地方有几米深的尘土层，你不想降落在蓬松的粉末上。”
卡莱夫说，低海拔地区也可能提供更好的着陆点，“因为你上方会有更多的大气层。”有更多空气使得使用降落伞或其他制动装置安全着陆更加容易。
当地资源
宇航员在火星上的生活将很大程度上取决于利用红色星球上已有的资源：太空探索称之为“就地资源利用”。宇航员希望在火星上收集的最重要的资源很可能是水，水不仅可供饮用，还可以作为辐射屏蔽，并且在分解成氢气和氧气后用作燃料。“从地球运水到火星的成本非常昂贵，”卡莱夫说。
火星上可能有五种水源——水冰层；富含水的矿物质；地下含水层；季节性水流，技术上称为周期性斜坡纹理；以及大气湿度。“哪种是最好的水源，将会有一场激烈的辩论，”美国国家航空航天局科学任务理事会科学与探索助理主任理查德·戴维斯说。
戴维斯说，火星上最好的水源可能是水冰和含水矿物质。乍一看，最显而易见的水源选择是水冰，但火星可能非常寒冷，“冰越冷，就越硬；从地下挖出坚硬的冰并融化它需要大量的能量，”卡莱夫说。尽管如此，获取水涉及到挖掘沙子或岩石并烘烤，直到水出来，而这所需的能量通常比融化水冰所需的能量更高。戴维斯说，需要更多的研究来确定哪种水源方案最好。
未来火星居民可能需要的其他重要资源是用于建筑材料的砾石、沙子和岩石。“土壤可以堆积在栖息地上作为辐射屏蔽，”加莱戈斯说。“鹅卵石和更大的岩石可以用来建造和维护服务道路。金属和硅可以从岩石和矿物质中提炼出来用于各种用途。”
绝佳的景色
当然，宇航员不仅仅想登陆火星并居住在那里，他们还想探索当地的景点——也就是说，可能进行科学发现的地方。虽然在火星救援中，马克·沃特尼竭尽全力在火星上生存，但实际的火星宇航员可能会在那里寻找过去甚至现在生命的迹象。
卡莱夫说，火星宇航员主要的科学重点很可能是水。“美国国家航空航天局希望跟随水的踪迹，跟随有机物的踪迹，去可能找到当前或古代生命迹象的地方。你想去一个过去宜居的环境，比如残余的湖泊沉积物或古老的河流三角洲，那里曾经有水汇集，可能保存了有机物质。”
卡尔说，宇航员不仅会关注古代水源，还会关注当前的水活动，例如周期性缓慢纹理、水冰雾以及可能的地下含水层迹象，这些“将对寻找火星上现存生命产生高度关注。”
诸如陨石坑、露头、峡谷和沙丘地等地质特征有望揭示火星的地质历史。
诸如陨石坑、露头、峡谷和沙丘地等地质特征有望揭示火星的地质历史。加莱戈斯说，尽管这些特征可能对宇航员来说难以导航，“但这些通常是行星科学家想要研究的特征。”
火星上的宇航员将不限于在着陆点附近进行发现。美国国家航空航天局载人航天与行动理事会首席探索科学家本·巴斯说：“我们预计宇航员会有很强的机动性，可以前往离他们着陆点100公里远的区域。”
赤道或别处？
研讨会上科学家们的主要分歧之一是他们建议将载人任务设在赤道附近还是高纬度地区。
维奥拉说：“在高纬度地区着陆的主要优势之一是易于获取水，尤其是在北部平原。我们知道在表层一米以内有水冰，这意味着宇航员不必深入地下挖掘。由于这些冰相当纯净，这也意味着他们不需要开采大片区域就能获得足够的水来支持宇航员团队。”
维奥拉补充说：“此外，我认为水冰可能是一个重要的科学目标。它可能保留了火星过去沉积时的气候记录，就像我们可以在地球上使用冰芯来了解我们星球的气候历史一样，它甚至可能包含过去或现在生命的证据。”
然而，隆戈说，高纬度地区“将是一个极其困难的居住地。冬天，宇航员团队几个月都看不到太阳，会对士气产生负面影响，而且基地必须完全依靠核能供电，因为太阳能电池板将失去能源供应。”高纬度冬季的寒冷温度也会对设备造成严峻考验。
加莱戈斯说：“像地球一样，赤道探索区每年接收到的阳光也更多。美国国家航空航天局载人火星探索的设想利用核能作为主要能源，但许多小型前哨站和设备需要太阳能供电。”
最后，除非宇航员像“火星一号”候选人那样踏上单程前往红色星球的旅程，否则他们会想要一个可以起飞返回地球的好地方。卡莱夫说：“火星上最好的起飞地点是赤道——那里的行星自转速度更快，给运载火箭提供速度提升，所以你不需要那么多火箭燃料。”（这些提升正是欧洲航天港位于赤道附近的法属圭亚那的原因。）
尽管如此，戴维斯说，虽然赤道地区的发射更容易，“但我们不应仅仅因为这个原因就局限于这样的地点。卡纳维拉尔角和范登堡空军基地都是美国的发射场，它们并不靠近赤道。我们应该去科学和资源将我们带往的地方。”
最佳地点
卡莱夫认为，人类登陆火星的最佳地点是以前由火星车探测过的地点。“众所周知，火星车着陆点是平坦且安全的。我们已经收集了这些地点的海量科学信息，”卡莱夫说。“对于去哪里、钻探哪里以了解更多火星信息，我们有了更少的猜测；我们知道那里的岩石是什么样的，以及在哪里需要进一步的调查。”
在这些之前探索过的地点中，隆戈认为古塞夫陨石坑，即“勇气号”火星车曾在此漫游的地方，是人类探索最令人兴奋的可能性。“在我看来，像“勇气号”在古塞夫陨石坑发现的古老热液环境，是任何未来任务最重要的科学目标，”隆戈说。“地球上的温泉是生命的栖息地，也可能提供生命起源的理想场所。”
另一个可能性是盖尔陨石坑，那是“好奇号”火星车探索过的地方。“在那里可以看到火星地质历史上的一个重大转变，从潮湿的火星到干燥的火星，”卡莱夫说。“它也处于低海拔地区，因此那里的空气缓冲更强，对着陆有利。”
尽管加莱戈斯也认为盖尔陨石坑是人类探索的有力选择，“但返回一个以前的区域的缺点是无法研究新区域，”他说。“我们有一个完整的星球要去研究，所以有些人可能会说我们应该去不同的地方。”戴维斯还指出，许多火星车探索过的地点往往是干燥的，这可能会使居住尝试变得复杂。
盖尔陨石坑和古塞夫陨石坑都是赤道地区。俄罗斯科学院行星科学家根纳季·科切马索夫提出的另一个可能的赤道地点是阿西达利亚平原，沃特尼在《火星救援》中就住在这里。还有一个是水手谷，加莱戈斯指出，“它几十年来一直被提议作为着陆点。这条巨大的峡谷横跨星球4000多公里，揭示了火星的地质和水文历史。”麻省理工学院的科学家兼工程师克里斯托弗·卡尔说，水手谷有周期性斜坡纹理，暗示着地表下有液态盐水。
巨大的海拉斯盆地陨石坑的东缘有一个地点，那里拥有古老的火星地壳和大量的水冰。
在高纬度地区，普罗尼鲁斯山脉（Protonilus Mensae）是一个复杂的地形，加莱戈斯说：“它已被证明含有大量冰川形式的水冰。我提议在普罗尼鲁斯山脉地区（莫罗陨石坑正东）设立一个探索区。它提供了通往古代火星地壳以及记录火星不同化学环境和时期之间转变的岩石单元的途径。”同样，他指出，位于巨大海拉斯盆地陨石坑东缘的“美索不达米亚”地区，拥有古老的火星地壳和大量对人类探险者有用的水冰。
然而，火星上最适合居住的地方可能根本不在地表。相反，康奈尔大学的天体生物学家、同事阿尔贝托·费雷恩认为，地下洞穴可能是完美的家园。
费雷恩说：“由于火星围绕太阳每两年公转一次，地球上两次火星往返的发射窗口间隔为两年，因此任何探险队都必须在火星上停留两年。为了让宇航员团队度过火星上的两个冬天，必须提供非常严密的庇护所，以抵御地表的辐射和极端的温度波动。以合理的成本、能量和精力水平实现这些要求的唯一方法是下到地表以下隐藏起来。”
费雷恩说，古代的灾难性洪水帮助创造了赫伯拉斯峡谷（Hebrus Valles）的洞穴网络。该地区可能蕴藏着地下水冰和生命化石。“令人非常惊讶的是，我们的提议是几十个提议中唯一一个建议利用地下环境（如洞穴或熔岩管）作为建造人类探索庇护所的基地的，”费雷恩说。“地下似乎是开始人类探索火星的唯一选择。”
这次研讨会并不是关于人类可能在火星何处着陆的最终决定。“我们正在朝着做出这样一个重大决策迈出第一步，这真是太棒了，”卡莱夫说。“一旦你开始选择一个目的地，它就从一个异想天开的愿景变成了现实。”
