大航天时代来临，人类的文明届时会在哪个星球上？

　　5月19日，我国国家航天局发布我国首次火星探测任务天问一号探测器着陆过程两器分离和着陆后祝融号火星车拍摄的影像。
　　目前，祝融号火星车已经驶离着陆平台，在火星表面留下足迹。祝融号的成功登陆以及早前美国毅力号的登陆为人类历史揭开了新的一页，预示人类大航天时代正式来临。
　　在本文中，我们从如下几个维度介绍人类大航天时代：人类登陆并探索火星的机器人；祝融号以及毅力号；衡量一个文明的技术实力的卡达舍夫量表，以及对来访地球不明飞行物的研究组织，美国国防部高级航空航天威胁识别计划。
　　撰文刘少山（加州大学欧文分校计算机博士，哈佛大学肯尼迪政府学院公共管理硕士）
　　责编叶水送
　　01祝融号、毅力号、大航天时代
　　继美国火星探测器火星车率先于今年2月登陆火星后，承载祝融号火星车的中国天问一号火星探测器着陆巡视器于5月15日成功登陆火星乌托邦平原南部，使中国成为第二个成功登陆火星的国家。作为中国的科技从业者，我们无比自豪无比骄傲。
　　祝融号火星车最新发回来的照片
　　祝融号火星车也让我想起了少年时代最喜欢的游戏，大航海时代系列，这个游戏以历史中15世纪至17世纪在欧洲发源，后拓展至全世界的地理大发现为背景。游戏中玩家选择扮演某国家中的一虚拟角色，为了某个目标而成为船长组建船队出海，可率领一支远航舰队进行贸易、私掠、赏金猎人、探险和海盗等行动，在航行中还可记录各种自然名胜、人文古迹或奇异动植物的发现物报告，亦会遭遇诸如暴风雨、龙卷风甚至是海怪、幽灵船等超自然现象。
　　这个游戏让人欲罢不能的地方在于其让人类最内心对于探索的深层渴求与欲望得以满足。而祝融号的成功登陆以及早前美国毅力号的登陆为人类历史揭开了新的一页，预示人类大航天时代正式来临。只是这一次，去执行探险任务的先驱者是人类创造的硅基生物，空间机器人。期待在未来的一个世纪，空间机器人将在月球火星等未来人类殖民地建设出适合人类居住的环境。空间探索的需求也很可能进一步推动机器人这个行业的大发展。
　　除了祝融号外，在火星上有三个代表人类探索火星的机器人，美国的毅力号与好奇号火星车，以及美国洞察号火星探测器。洞察号的任务是在火星地表打洞，用钻头在火星上钻出孔洞考察这颗红色行星内部的热状态，了解火星的地质活动以及人类在火星生存的可能性，为以后可能的人类移民火星做好前期科学调查。
　　自1976年以来，先后有9个探测器成功登陆火星并执行探测任务，这些探测器均由美国航空航天局（NASA）研制发射。苏联在1971年发射了两个火星探测器，试图着陆火星，但一个坠毁，另一个虽然登陆火星，但只工作了14秒就突然失联。
　　美国毅力号火星车
　　美国火星车毅力号却比中国的祝融号提前三个月着陆火星，我们在此对比一下中美两国的火星车在技术的一些差别。我们先看看两个火星探测器的结构，美国的火星探测器的主要组成部分是控制着陆的空中吊车系统和毅力号火星车。而中国的天问一号的结构是两件套组合，它由负责观测和中继通信的环绕器与着陆巡视器组成，后者包含着陆平台与祝融号火星车。
　　从外形尺寸看，毅力号火星车与祝融号火星车差异不大，基本是一个小型越野房车的大小。但两者的质量却差别较大，美国火星车的质量为1吨多重，中国火星车却只有240公斤。美国的火星探测系统在技术上还是比较先进，毅力号火星车可以设计得更加精密复杂，并且还携带了人类第一架在火星飞行的迷你太阳能直升机机智号。至于天问一号，发射质量虽大，但有约一半的体重都是燃料，目前技术上还无法搭载类似于毅力号的装备。
　　气囊式的降落
　　然后，我们看看着陆方式，目前的火星车所采用的登陆方式分为三种：分别包括气囊降落式、空中吊车式以及反推悬停式。早期的火星车一般采取气囊降落式，即将火星车折叠后包在气囊中，当探测器着陆平台进入火星大气层，气囊会自动充气，着陆平台会在接近火星地表时像抛球一样将气囊抛掉。随后，气囊会像乒乓球一样，弹起、落下、再弹起、再落下，直到气囊泄气。然后火星车才从破损的气囊中驶出来。
　　质量较轻的小型火星车，例如2004年登陆的美国勇气号采用的就是这种着陆方式。当时的着陆过程简单粗暴，仿佛将一个皮球扔到了火星地面。空中吊车式着陆方案适合大型、精密的火星车，比如2012年8月登陆的好奇号和今年2月的毅力号。这种方式允许着陆平台在脱离降落伞后坠向火星地表，利用反堆动力缓缓将火星车放到地面，之后飞到安全区域坠毁。这种方案对地表的要求不高，但技术难度大。对大型、精密的火星车来说是最可行的方案。而祝融号采用了目前应用最广的反推悬停式着陆方案。
　　祝融号火星车
　　最后，我们看看两者的动力源区别，祝融号与毅力号的另一个巨大差异在于动力源的不同祝融号依靠太阳能，毅力号采用的是核能。可靠的动力源对空间机器人来说至关重要。除了火星车的移动需要动力，仪器设备维持正常运作和抵御严寒亦需要动力源转换出来的热能。
　　毅力号配备了核电池，全称为多任务放射性同位素热电发生器，MMRTG，这种核电池的设计用途就是在火星这样拥有大气层的行星，或者在真空的太空环境中使用。毅力号配备的核电池不但提供了动力，还为火星车和配套仪器提供热能，防止它在严寒时停止运作。
　　相比之下，以太阳能作为动力源的祝融号则主要靠纳米气凝胶保温材料来防止热量散失和保温隔热。目前来看，核能是更为理想的动力源，因为无需担心太阳能电池板因光照不足而丧失动力，继而造成仪器停止运作，甚至因低温而面临报废。
　　这些机器人在火星的成功登陆，也为人类殖民外星树立了一个新型的模式，越来越多的机器人会被送往火星去为人类的移民建设基础设施，自动化的生产基地、采矿机器人、建筑机器人、农业机器人等将源源不断地被设计与制造出来去建设火星，其中所衍生的技术也会被用于服务地球，提高人类的生产力，推动地球经济的发展。大航天时代的一个产物很可能是地球上机器人时代的降临。期待我国在政策上大力推动机器人科技行业的发展，力求在人类大航天时代以及地球机器人时代占据先机。
　　02卡达舍夫量表
　　既然人类大航天时代已经开启，那我们该如何评价一个宇宙中的文明的发展水平与阶段呢？现在比较通用的方法是卡达舍夫量表，它是由苏联天文学家尼古拉卡尔达舍夫在1964年设计的，它首次出现在卡达舍夫的论文《地外文明的信息传输》中。
　　卡达舍夫量表使用一个文明所能支配的能量值来衡量一个文明的技术实力。卡达舍夫量表背后的核心逻辑是，一个主体文明的整体地位通常是两件事的产物：能源和技术。因此，一个文明的技术越好，他们能够利用的能源就越多。而且不仅如此。一个文明能够获得的能源越多，他们的技术以后就能变得越好。他认为，任何社会只要其技术和利用能源的能力能发展到什么程度，就可以发展到什么程度。
　　卡达舍夫的论文《地外文明的信息传输》
　　01hr第0型文明
　　0型文明是一个尚未能够利用其母星的所有能量的文明。因此，这样的文明逐渐具备从原材料中获取能量的能力，但是他们还没有能力任意离开他们的母星，但正在朝着这个方向稳步前进。
　　这就是今天的人类。已故的物理学家卡尔萨根在1973年估计人类在这个尺度上处于0。7左右的位置。现代一些理论物理学家，比如加来道雄估计我们可能还需要100到200年的时间才可以升级为1型。
　　祝融号的成功登陆以及早前美国毅力号的登陆预示人类大航天时代正式来临，而大航天时代也是人类从第0型文明升级为第1型文明的必经之路。
　　02hr第1型文明
　　按照卡达舍夫的定义，第1型文明仍然局限于一个星球。但是，关键的是，要达到这个级别，该文明必须能够利用本星球所有的能量。
　　对他们来说，随意使用核聚变和利用反物质等技术应该是家常便饭。从地热到其他可再生能源的其他动力来源的完整利用也将是一个既定事实。一个类比物就是电影《星球大战》宇宙中的科洛桑星。
　　03hr第2型文明
　　第2型文明是那些已经成功地利用了他们当地恒星系统（比如太阳系）内的所有能量的文明。去解释这个级别的文明，我们需要了解戴森球的概念。戴森球是弗里曼戴森假想出的包围母恒星的巨大球形结构，它可以捕获大部分或者全部的恒星能量输出。
　　戴森认为戴森球是长期生存技术文明对于能量需求增长的必然需求，并认为寻找其存在的证据可以引导发现的先进和智慧的外星生命。自从该概念提出以后，诸多科幻作品里提出的包围恒星的人工建筑都被冠以戴森球之名。后续的设想认为戴森球上不仅有太阳能电站，还有人类殖民地和工业基地存在。
　　要升级为第2型文明，一个文明需要有能力在其周围建造一个戴森球，并能够收集其所有的能量。这个前提是这个文明需要在其恒星体系中殖民了多颗行星。对于这个级别的文明来说，能够灭亡他们的，可能只有他们自己的内战或一场大规模的物种间战争。
　　04hr第3型文明
　　第3型文明，或银河系文明，将能够控制许多恒星系统和行星的能量。他们的技术能力的规模将超出我们目前的理解和可能的想象。一些估计认为这大约是第2型文明能量输出的100亿倍。
　　这种文明是科幻小说中常见的横跨银河系的物种，从《星际迷航》、《星球大战》到《战锤4万》宇宙中的人类帝国，他们将成为宇宙的主人。但他们仍然需要遵守物理学定律。除非他们设法绕过光速的限制，否则文明的每个角落之间的旅行将是不可能的。
　　05hr第4型文明
　　如果一个横跨银河系的文明还不够令人印象深刻，那就等着看一个第4型文明吧，这将是一个能够利用整个宇宙的能量的文明。
　　目前这个文明的实力已经超乎了我们的想象范围，但是如果第4型文明已经存在，是否我们也应该可以感知到其的存在？
　　06hr第5型文明
　　如果有多个宇宙，那么第5型文明可以被定义为一个能够利用多个宇宙的能量的文明，这个也是超乎了我们的想象范围了。
　　早在20世纪60年代，戴森球的发明人弗里曼戴森就提出，应该可以从这些文明的红外辐射中探测到它们存在的蛛丝马迹。在2015年，宾夕法尼亚州立大学的研究人员在天空中寻找潜在的第2型文明的候选恒星系，他们能够从庞大的10万个星系中筛选出大约93个星系，这些星系可能就是一些高级文明的家园。
　　因为这些星系显示出了异常高的红外发射信号。这是一个非常罕见的观察结果，但是，科学家们也指出，这些异常高的红外发射信号也可以用高密度太空尘埃的热发射来解释。随着人类空间探索能力的大幅度提升，我们拭目以待更多的天文大发现，就像大航海时代的地理大发现一样。
　　卡达舍夫量表
　　03美国高级航空航天威胁识别计划
　　虽然听起来很科幻，但是我们不能排除其它文明已经造访了地球的可能性。美国第51区研究外星人的传闻已经疯传多年，但是从未被主流媒体认真地对待过。在国内，对不明飞行物（UFO）的研究也仅存在民科层面，一般人听后都是一笑了之。
　　几年前，美国国防部公开了一些UFO的视频片段，正式承认了UFO的存在。最近在美国出了一个很出名的吹哨人路易斯埃利桑多，为世人揭秘了美国国防部的高级航空航天威胁识别计划（AATIP）。
　　路易斯埃利桑多是五角大楼研究UFO的秘密单位ATTIP的前主任。作为国防部的高级反间谍军事官员，他参与的军事情报行动遍及阿富汗、中东和拉丁美洲。他是一名训练有素的特别探员，在战时和和平时期都领导过无数次战术和战略任务。
　　AATIP是一项由美国政府资助的非机密但未公开的调查工作，旨在研究不明飞行物（UFO）或无法解释的空中现象（UAP）。该计划于2017年12月16日首次公开。该计划开始于2007年，5年内的资金为2200万美元，直到2012年可用拨款结束。
　　美国AATIP计划的吹哨人：路易斯埃利桑多（LuisElizondo）
　　根据美国国防部的说法，AATIP在五年后于2012年结束，然而报告显示，美国政府调查UFO的项目仍在继续。这一点在2020年6月得到证实，承认有一个类似的军事项目，即未分类但以前未报告的不明飞行物工作队。AATIP研究的材料一直是国会机密听证会的主题，旨在了解和确定对飞行员安全和保障的潜在威胁。
　　海军证实，为回应国会议员的询问，他们提供了一系列海军高级情报官员的简报，以及报告航空安全危害的飞行员的证词。这些简报的内容是保密的，但参议院情报委员会副主席马克华纳参议员参加了其中一次简报。他发表了一份声明，要求进一步研究可能对海军飞行员构成安全问题的空中不明干扰。
　　据《大众机械》报道，参议院情报委员会国防部特别访问计划中央办公室主任理查德斯塔普作证说，军方遇到的神秘物体与美国的秘密技术无关。特朗普总统也承认听取了关于UFO问题的简报。
　　各位有兴趣的读者可以去找一下2021年5月16日的美国哥伦比亚广播公司的《60分钟时事杂志》节目（类似于我国的《焦点访谈》），对这个事件有很详细的报道以及很充分的证据。根据报道，近期美国国会会公布一个详细的报告来汇总过去多年对UFO的研究成果，或者可以解开许多多年来的谜团。
　　美国军方公布的不明飞行物照片
　　04结语
　　文章写到这里，让我想起了一件事情，在人类很多博物馆里面，都有展示尼安德特人的人头骨。尼安德特人曾经统治欧洲，但是由于现代智人的出现，尼安德特人很快就灭绝了。
　　在现代智人的博物馆展出尼安德特人头骨是否有三层意思？第一，这是研究人类进化史的重要文物；第二，这是现代智人胜利的战利品；第三，这是否也在警示我们，在遭遇先进文明时，现代智人是否也会像尼安德特人一般脆弱，如果自己没发展好，现代智人的头骨是否也会被其他文明当作战利品一样展出在博物馆里面？极思甚恐。
　　当人类被困在地球时，不同国家、不同种族、不同宗教、不同文化其实都在地球内卷，去竞争地球上的财富与资源，导致了许多战争与纠纷。当人类踏入大航天时代，人类是否可以更多的合作，作为一个统一的文明体去探索这个宇宙，去游历真正的星辰大海？作为一个人类的科技从业者，真是无比期待大航天时代的来临。
　　作者简介
　　刘少山
　　PerceptIn创始人，加州大学欧文分校计算机博士，哈佛大学肯尼迪政府学院公共管理硕士。刘少山曾在哈佛大学肯尼迪学院的研究方向为中美科技政策对比以及科技对宏观经济的影响。