SpaceX初定火星候选着陆点，衡量标准可能跟你想的不一样

　　毅力号成功着陆火星，似乎为未来星舰登陆红色星球加一把劲儿。尽管两者落脚点、着陆方法都截然不同，但都是人类探索火星的伟大进程。事实上，SpaceX早已在低调选择星舰的火星着陆点。
　　近两年来在NASA帮助下，SpaceX获得6个火星备选着陆点，作为登陆火星飞船——Starship星舰登陆火星的候选着陆点和火星早期开发点。早在2017年之前，SpaceX就已经开始寻求NASA支持，瞄准22个火星着陆点进行评估、筛选。
　　▲SpaceX最新锁定的6个候选着陆点，由NASA旗下的火星探测器：火星勘察轨道器MRO携带的HiRISE相机最新拍摄的照片集合。
　　要知道，该设备是迄今为止火星轨道上最强大的光谱成像仪、照相机。MRO曾经做出过最牛的科研贡献：利用雷达探测在火星北极地区冰盖下，发现一处巨型冰体，差不多是格陵兰岛冰块储量的三分之一。这为人类未来长居火星，提前探明了宝贵资源。
　　▲图中标注的6个着陆点，全都处在火星北半球中纬度35～40°地带，前5个都在阿卡狄亚平原（阿卡迪亚平原）与亚马逊平原之间，而且邻近奥林匹斯山。
　　候选着陆点1：阿卡狄亚平原附近（Near Arcadia Planitia，北纬39.090°；东经189.790°）
　　候选着陆点2：阿卡狄亚平原（Arcadia Region，北纬39.822°；东经192.058°）
　　候选着陆点3：阿卡狄亚平原（Arcadia Region，北纬39.809°；东经195.615°）
　　候选着陆点4：阿卡狄亚平原东部（East of Arcadia Planitia，北纬39.82°；东经202.13°）
　　候选着陆点5：阿卡狄亚平原东部（East of Arcadia Planitia，北纬40.02°；东经203.35°）
　　候选着陆点6：佛勒格拉山地（Phlegra Montes，北纬35.23°；东经163.95°）PM-1
　　为什么会选这些候选着陆点？
　　以NASA、亚利桑那大学（负责运营MRO）为首的专家团队给出以下几点理由：
　　①这些地区地势平坦，比较适合飞船垂直着陆。
　　尽管至今没有一辆火星车或着陆器实地探明过这些地区，但根据MRO探测数据显示，这些地带没有发现火星表面通常存在的巨石场。即直径大于1米岩石分布＜10%面积，而且10米长的坡度应<5°。
　　②这些地区处在中纬度，不像赤道、极地地带温差那么大，且地势较低，夏季和冬季都比较温和，少有极端天气侵扰。
　　就像阿卡狄亚平原（Arcadia Region）名称来自古希腊版的「世外桃源」那样，这里恐怕是火星最平静最安全的地区。
　　③靠近圣山，方便火星旅游搞开发。
　　从地图上可以看出，前5个着陆点都靠近太阳系最高山峰、最大火山——奥林匹斯山，高达27000米，是珠峰3倍多，底座面积比英国还要大。再没有比这更值得「到此一游」的了。
　　④最关键一点：地下蕴藏着大量水冰、干冰资源。
　　来自多种探测器数据显示，现已探明从阿卡狄亚平原一直到临近的厄瑞玻斯山脉，地下存在着含水层和冰川结构。这不仅为早期立足、长居还是长远殖民火星，提供珍贵的水资源，而且为火星航班、飞船动力、火星基地提供就地取材的宝贵能源。
　　根据萨巴蒂尔反应原理（Sabatier reaction）CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O。这就意味着只要早期从地球带上足够的氢（毕竟很轻），从火星地下开发干冰（CO2），通过巴蒂尔反应法就可以源源不断产生出甲烷（CH4）和水（H2O）。再通过电解水，还可以产生氢、氧。
　　这样一来，这个几近完美的资源大循环再利用，在红色星球生成运行——氢注入巴蒂尔反应器再利用；氧提供给火星新人类呼吸，还能作为推进器的氧化剂；甲烷作为星舰、超重型火箭燃烧剂（这也是SpaceX为什么要全力以赴开发猛禽发动机的主要原因之一）。这种资源利用法不仅理论成立，而且在地球上实践有效。
　　另外，着陆不久的毅力号随身携带制氧实验设备：根据ISRU就地资源利用系统，提取火星大气中的二氧化碳，通过制造氧气实验设备（MOXIE）制造少量氧气。
　　MOXIE设计能力是每小时产生6～10克氧气，差不多足够让一条小狗呼吸。任务团队期望在一个火星年（687个地球日）期间运行10次左右，每次制氧约两小时，以检验在不同季节里的运行状态。预计将在火星春季开始首次运行演示。
　　这套神器目的是通过演示就地资源利用（ISRU）技术，让人类能够从火星大气中获得液氧推进剂、宇航员呼吸用的氧气。MOXIE运行原理：先从火星大气中收集二氧化碳，然后通过化学反应将二氧化碳分子分解为O2和CO，再将O2变成液氧推进剂，以及宇航员呼吸使用的氧气。而一氧化碳和其他废气一起排放回火星大气层，逐步改造火星大气。
　　NASA火星科学家下一阶段目标：需要将升级版MOXIE的制氧量扩大200倍，才能够首批火星宇航员使用。目前MOXIE仅有家用汽车电瓶大小（23.9 x 23.9 x 30.9厘米），升级版MOXIE大小相当于毅力号火星车本身，但这对未来载人登陆火星来说，这是完全可以接受、也是至关重要的任务载荷。一旦MOXIE成功演示，就意味着人类在火星探测上取得突破性进展，载人登火、定期往返、甚至移民火星真的不再是梦。
　　SpaceX会选择哪一点着陆？
　　NASA提供的6个着陆点可谓大同小异，各有千秋。距离最终敲定还有一段时间。论证阶段想必会征求各方意见、充分考虑各种因素，尤其是短期着陆条件与长期移民的平衡。
　　根据SpaceX首席火星开发工程师保罗·伍斯特(Paul Wooster)表示，他个人更倾向于水冰、干冰资源最丰富的地点，便于就地建立推进剂工厂，就地取材利于长期开发。只要先有足够能源，其它都比较容易解决。
　　据悉，经过综合评分衡量，最近初定三个主要候选着陆点：阿卡狄亚平原上候选4、5、6着陆点（▲上图），其他作为次要着陆点。
　　候选着陆点4：阿卡狄亚平原东部（East of Arcadia Planitia，北纬39.82°；东经202.13°）上图标注AP-1
　　候选着陆点5：阿卡狄亚平原东部（East of Arcadia Planitia，北纬40.02°；东经203.35°）上图标注AP-9
　　候选着陆点6：佛勒格拉山地（Phlegra Montes，北纬35.23°；东经163.95°），上图标注PM-1
　　这三个候选着陆点在着陆安全、气候适宜、就地资源丰度方面综合评分最高，这也是优先级最高的考量因素。
　　尽管有关星舰的未来时间线，没必要当成地铁时刻表，你我不必太较真儿，但有一点是认真的：马斯克及SpaceX登陆火星的雄心绝对是真的。这个时代需要给马斯克和SpaceX更多时间更多鼓励甚至更多资源。往高点说，这关乎全人类的未来走向。