【本文作者： 李汉成 ，天体物理博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，现于国外从事博士后研究； 徐蒙 ，行星科学博士，天文航天科普博主； 尹倩青 ，理学博士，毕业于中国科学院高能物理研究所，研究方向为粒子天体物理。三人为本书译者。】
人类作为地球孕育出来的智慧生物，其视野却从未局限于地球。数千年以来，我们一直保持着对天象的好奇，探索之路也从古时的天文历法，发展到今天的登月探火。火星与太阳的距离排行第四，比地球稍远，属类地行星——拥有主要由硅酸盐岩石构成的壳幔；全球性沙尘暴使得多种铁氧化物遍布火星表面，在阳光的照耀之下呈现出橘红色调，因此它也常被称作“红色星球”。然而它绝非是以“蓝色星球”而著称的地球的红色翻版：如今的火星表面没有液态海洋，大气稀薄缺氧，温度低下且昼夜悬殊，充满致命的空间辐射，目前尚无生命存在（过）的确凿证据……这一切特征都表明它并非一个如同地球一般的宜居星球，但这些并不妨碍它成为新时代的“明星”—— 各国争相规划火星探测项目，大众积极报名火星殖民计划。浩瀚宇宙，我们为何对火星青睐有加呢？ 首先，太阳系外的类地行星与地球的距离动辄以光年计量（最近的比邻星b距离地球4.22光年），人类短期内无法企及；其次，太阳系内的类地行星除了地球和火星之外，本还有水星和金星，但它们表面温度最高可达四百多摄氏度，过于极端。相比之下，只有火星的条件和资源更易于让人类进行改造，实现殖民并自给自足。由此，我们视火星为人类未来可能的“第二家园”，并期望在探索过程中发展科学和技术。那么，我们真的准备好去改造这颗红色星球了吗？
为了探索这一答案，美国国家地理频道推出硬科幻剧情式纪录片《火星时代》（Mars），大受好评。纪录片以现在和未来两条线穿插讲述人类对火星的认知和追求，探讨了人类未来殖民火星在技术、生理、心理、精神、社会等多个层面上的可行性。现在线为访谈纪录，以火星领域专家的视角解读人类为着陆火星所开展的各项研究工作；未来线为科幻剧情，基于严谨的事实依据和合理的科学猜想，刻画出2033年人类首次载人火星任务着陆并探索火星的历程。
与此同时， 美国知名太空记者伦纳德·戴维与美国国家地理频道联合专程打造了该纪录片的伴侣书——《火星：我们在红色星球上的未来》（Mars:Our Future on the Red Planet），详细地描述了纪录片背后的科学支撑和现实故事。 该书收录了美国宇航局（NASA）一手授权的近三百幅高清彩图，包含大量真实的火星探测照片，以及大量关于火星的科学知识；同时，本书以“英雄”系列传记的形式，采访了诸多顶尖科学家、工程师、航天员等人，以他们的亲身经历，展现人类为殖民火星所作出的不懈努力。本书堪称是一本精彩的关于火星殖民的百科全书。全书共6章，框架与纪录片剧集一一对应，各有侧重，能使阅读与观看的体验和效果相得益彰。
该书英文原版由美国国家地理出版后，中文简体版由现代出版社引进，经专业人员翻译，于近日出版。
为了更好地读懂本书，了解火星，了解我们在红色星球上的未来，不妨对本书分章节拆解：
一、人类的一大步
我们会永远记得上一个被称为“人类的一大步”的事件，是1969年7月21日阿姆斯特朗在月球上留下了人类的第一个脚印。而到了本世纪，我们将第二个“人类的一大步”瞄准火星——第一次把人类脚印印在火星表面。然而登陆火星要比登陆月球艰险太多。火星虽然是地球的邻居，但不同的轨道运动使得两者之间的距离不断变化，近则5400万公里，远则4.01亿公里。地球上的任务飞行器，必须找准两年一遇的时间窗口发射，设计精确的轨道路线，方可抵达火星。其间有太多意外的可能会使它偏离轨道，再难定位，例如姿态失衡而脱轨坠毁、磁暴、日冕物质抛射，甚至一颗流浪的小行星。在进入火星轨道后，要找准最佳时机进行着陆，该过程包含一系列复杂的减速技术，所以短短的几分钟，却直接决定了着陆器的生死。整个过程可谓险象迭生，在技术十分成熟之前，人类将一直处于无人探测试验阶段，因此第二个“人类的一大步”还有很多路要走。《人类的一大步》主要以美国“好奇号”火星项目为例，展示了从地球发射到登陆火星的各种挑战。
二、火星上的思想
当提及殖民火星的困难之处时，我们或许会聚焦于技术方面。而事实上，人类本身也是极为重要的一环。当人类在一颗新行星上构筑家园时，除身体上的挑战之外，也充满了精神和情感上的压力；他们不仅需要克服个人压力，也要保障群居的社会和谐。为了研究人类在火星上的身心表现和所思所想，科学家们在地球上开展了大量实验，寻找偏远、与世隔绝的极端地区，派遣机组模拟各类火星任务；同时也利用国际空间站进行了若干试验。科学家们希望从这些试验中学会如何让机组成员们保持健康、活力和理智。当然，地球上的地点并不能完美再现火星上所有可能发生的极端情形，但任何对任务保障性的研究都能带来帮助。《火星上的思想》介绍了地球上的各种火星模拟站和国际空间站的相关研究。
三、基地
前文提到火星并非一个宜居的星球，所以在火上建造的基地必须满足一些特别的要求，以应对巨大的温度波动、极度匮乏的水资源和持续辐射等恶劣条件造成的死亡威胁。此外，要使用多种多样的机器人来扩展基地附近之外的探测；发掘和利用火星上的丰富资源，实现自给自足，使得衣食住行得到充分保障。《基地》从简易机器人到航天服，从各式先进的居住地设计到温室植物培育等方面，阐述人类对于火星基地的构想。
四、生命的迹象
试想一下，在遥远的古代火星的微生物搭乘小行星或流星体陨落至地球，在地球播种生命，真若如此我们都是火星人。即便这样的假说难以得到证实，在火星寻找生命也面临许多挑战，但每一项火星计划的核心都是这样一个问题：火星上存在或者曾经存在过生命吗？火星土壤中含有高氯酸盐，具有毒性，一方面给人类旅居带来安全风险，另一方面也对火星上潜在的微生物构成威胁。此外，液态水资源是生命存续的一个必要因素，因此在火星寻找液态水资源，无论是地表还是地下，都是问题的关键。最终，人们想在火星自给自足就需要把火星变绿——种植植物，循环利用居住地的空气和水，以及提供新鲜的食品来源等。《生命的迹象》介绍了科学家在火星寻找生命的努力，包括在火星表面的各种探索任务，以及在地球进行火星条件下的微生物学、植物学模拟实验。
五、全球视野
到达火星后，我们就变成了行星际种族。火星将成为我们超越国家和民族分歧的地方吗，抑或将成为人类白热化竞争的新战场？全世界对探索火星的渴望与日俱增。包括中国、俄罗斯、美国、欧洲、日本、印度、阿拉伯联合酋长国等国家和地区，都在规划和开展火星任务；不同联盟之间也展开了合作，致力于向火星发射航天器，并希望最终将人类送上火星；除了国家队，私营企业也跃跃欲试，渴望在这个工程中贡献力量，以及收获商业红利。不过在此之前，很多人认为我们应该优先建造一个“月球村”来作为深空探测的起点，并验证推动人类探索太阳系所必需的技术。令人惊讶的是，即便火星的先遣部队可能仅有一张前往火星的单程票，但似乎从不缺乏雄心勃勃的火星航天员，各类火星载人计划的踊跃的报名单就是一份检验人类勇气的答卷。《全球视野》以各国的火星计划为切入点，介绍火星任务背后的全球化、政治化和商业化等问题。
六、着陆火星
在火星上出生的孩子将不识得其他的景致，也不了解其他的生活方式。他们将面对截然不同的挑战，然而人类的天性却将永远存在。人类想要成为真正的火星人，就必须在那里登陆并建立社区。首先人类在火星上的健康也必须得到充分地保障，其次我们需要将火星“地球化”，将其改造成一颗宜居星球，能够维持地球生命的存续和发展。那么我们需要怎样完成对火星的“地球化”呢？人类未来在火星上的服装、住宅、城市和公园会是什么样的呢？《着陆火星》介绍的就是相关的一些初步设想。
由此可见，雄心勃勃的未来火星殖民计划，充满了对人类智力和勇气的各项挑站；而想要达成这一宏伟目标，需要全人类共同不懈努力。我国作为航天强国，也在贡献强劲的力量。我国在火星探测方面起步较晚，但发展十分迅速。2020年7月23日，我国自主发射“天问一号”探测器；经过六个半月的精确控轨，“天问一号”于2021年2月10日制动进入环火轨道；再经过三月余的准备工作，“天问一号”携带的着陆巡视组合体（着陆平台和“祝融号”火星车），最终于2021年5月15日平稳着陆在火星北半球的乌托邦平原区域，将对火星展开为期90个火星日的科学考察。该任务的成功是我国航天史上新的里程碑，标志着我国成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家。
为庆祝我国这一历史时刻，致敬航天英雄，这本《火星：我们在红色星球上的未来》，可以使我们了解火星探测背后复杂的多学科知识，并窥见世界是如何在竞争与合作之中，不断向殖民火星的目标靠近。正如该纪录片制片人、好莱坞著名导演罗恩·霍华德在前言中所述：“ 这根本就不是一部科幻小说，这是真正的科学……要让50年后的人们感到惊讶，因为我们清楚地意识到，在人类层面和科学层面上，去往火星并创造新的文明需要什么。 ”本书将给读者带来关于火星的丰富知识，启发思考，并激励他们成为下一代先驱者。
