回答這個問題之前，讓我先來了解一下火星，看看火星到底適合不適合人類長期居住。
火星
火星（Mars）是太陽系八大行星之一，是太陽系由內往外數的第四顆行星，屬於類地行星（太陽系共有水星、金星、地球、火星四顆類地行星）。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，英文裡字首areo-即為火星。
夜間天空中的火星熒熒如火，亮度常變，令人迷惑，所以中國古代稱火星為“熒惑”。而在古羅馬神話中，它被想象為身披盔甲、渾身是血的戰神“瑪爾斯”(Mars)，這也是火星英文名字的由來。
▲太陽系全家福
▲太陽系八大行星
▲水星（Mercury）、金星（Venus）、地球（Earth）、火星（Mars）四大類地行星
▲瑪爾斯（Mars），是羅馬神話中的國土、戰爭、農業和春天之神，羅馬十二主神之一。朱庇特與朱諾之子，貝婁娜之丈夫，維納斯的情人，他是羅馬軍團崇拜的神明中最重要的一位，其重要程度僅次於朱庇特。對應希臘神話中的阿瑞斯。瑪爾斯的節日是在三月和十月。拉丁語的“火星”和英的“March”正是源自瑪爾斯。
火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍佈且沒有穩定的液態水體，二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。
火星兩極皆有水冰與乾冰組成的極冠會隨著季節消長，冬季大氣中的二氧化碳凝結至地表使極冠擴張，就如同地球冬季高緯度地區被雪覆蓋，而夏季乾冰昇華後剩下的兩極高原則可比擬做地球的南極洲與格陵蘭冰層。前者稱作季節性極冠，後者稱作永久極冠。
▲火星是地球的“孿生兄弟”
▲火星地貌（由“勇氣”號火星探測器拍攝）
▲火星上的沙丘（由“機遇”號火星探測器拍攝）
▲火星北極
火星是除金星之外離地球最近的行星，由於執行軌道的變化，火星與地球近距離約為5500萬公里，最遠距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。
▲火星與地球近距離接觸
行星對比：火星 VS 地球
體積：火星體積為地球的15%；
質量：火星質量為地球的11%；
直徑：火星直徑為地球的53%；
表面積：火星表面積為地球的29%；
密度：火星密度比其他三顆類地行星（地球、金星、水星）還要小很多；
氣壓：火星是地球的 0.6％；
表面重力：火星是地球的38%；
距太陽的距離：火星比地球遠50%左右；
繞太陽公轉的週期：火星為687天（地球日），1.88地球年，地球為365天；
軌道離心率：火星大約為0.093，地球只有0.017；
天然衛星：火星有火衛一和火衛二兩個天然衛星，地球只有月球一個天然衛星。
▲地球與火星
▲太陽系的各大行星和它們各自的衛星（注：而曾經被認為是“九大行星”之一的冥王星於2006年8月24日被定義為“矮行星”）
▲火星和它的兩顆衛星
▲地球和月球
非常相似的特徵
火星 VS 地球
自轉速率：火星24小時39分鐘 VS 地球23小時56分鐘；
自轉軸傾斜度：火星25.19度 VS 地球23.5度；
季節之分：與太陽的距離足夠近，因此兩者都有。
▲火星與地球的相似之處
季節存在差異
單個季節時長：火星上每個季節的時間比地球上長一倍；
四季差異：火星南北半球的四季差異比地球上更為顯著；
四季溫度：火星上的每個季節都比地球上相同的季節要寒冷；
四季長度的差異：火星上四季長度的差異也比地球上四季長度的差異更大。地球上各個季節長度的差異最多不超過5%，火星上北半球春夏比秋冬各長約40天。
▲火星北半球正在冬春交替（由NASA的火星軌道探測器拍攝）
▲地球公轉與四季變化
火星與地球的大氣成分截然不同
大氣成分：火星 VS 地球
火星：火星上薄薄的大氣層幾乎完全由二氧化碳構成；
地球：地球大氣的主要成分是氮氣和氧氣。
▲火星大氣
火星與地球的大氣成分對比如下：
氧：火星0.15% VS 地球20.9%；
二氧化碳：火星95.3% VS 地球0.1%；
氮：火星2.7% VS 地球78.1%；
氬：火星1.6% VS 地球0.9%；
水汽：火星0.03% VS 地球0.25%；
甲烷：火星大氣中甲烷含量不會高於10億分之2.7 VS 地球大氣中的甲烷含量約為10億分之1700。
▲地球與火星大氣成分對比
從這份詳細對比中可以看出，現在所有訪問火星的人類都必須攜帶大量的氧氣和氮氣以維持生命。
人類想長期定居火星的話，最重要的是要讓火星上生成人類賴以生存的氧氣。對於這一目標，很多科學家認為需要2萬至10萬年的時間，因而是遙不可及的。但火星協會的創始人、科學家羅伯特·祖柏林認為，這個過程只要大約1000年時間就可以完成。不管怎樣，目前人類想要在火星上長期居住，必需得依靠製氧、儲氧裝置才能維持生命。
▲火星地球化的模擬過程
火星與地球的表面溫度差別很大
溫度：火星 VS 地球
平均表面溫度：火星-62.77℃ VS 地球
14.4℃左右；
最高溫度：火星-23.88℃ VS 地球57.8℃
；（地球上出現過的最高氣溫是1922年的時候在非洲利比亞首都的黎波里南40公里的阿濟濟耶測得的，當年9月13日，人們測得當地竟然達到了57.8℃！這個紀錄，已經保持了近100年。）
▲利比亞阿濟濟耶
最低溫度：火星-73.33℃ VS 地球-94.5℃；（據說，1967年初，挪威人在南緯90°S，美國阿蒙森—斯科特站——極點站附近曾經記錄到-94.5℃的最低溫度。）
▲阿蒙森—斯科特站（英語：Amundsen-Scott South Pole Station）是美國於1957年在南極點設立的科學考察站。是地球長期有人居住的最南處，也是世界緯度最高的考察站。其名稱是為紀念在1911年第一個抵達南極點的羅爾德·阿蒙森和1912年第二個抵達南極點的羅伯特·斯科特。
火星常年平均氣溫在零下63度左右，人類需要穿上宇航服才能進行戶外活動。
火星上每26個月會有一個夏季，這是火星沙塵暴的盛宴，甚至可能是全球性的，幾個月不見Sunny。這期間人類不能外出活動，只能待在火星營地內生活，日子將會過得很煎熬。
▲火星沙塵暴
▲2001年火星全球性沙塵暴前的6月26日與沙塵暴過後的9月4號的衛星照片對比圖（由哈勃太空望遠鏡拍攝）
火星氣壓太低不適合人類居住
2018年8月底，發表在《自然·天文學》（Nature Astronomy）的一篇研究指出，火星現有的二氧化碳儲量遠不足以滿足人類的最低居住條件。
這項研究由美國宇航局資助。分析的資料則來自 20 年間美國宇航局和歐洲航天局的火星探測器。
根據計算結果，在釋放火星上所有的二氧化碳——包括極地冰蓋、碳酸鹽、近地表和表層土中的儲量——這些儲量能將火星氣壓提高超過 10 倍，不過也僅能達到地球水平的 6.9%，根本無法讓火星達到適宜人類生存的 1 標準大氣壓。火星表面升溫不會超過 10°C，遠不能達到水的凝固點0°C。這意味著，液態水不能穩定地存在，火星表面的任何液態水都會很快蒸發或凝固。而人類則需要穿著太空服，戴上呼吸裝置才能在火星上自由活動。
▲火星上所有的二氧化碳儲量
參與了該專案研究的一位來自科羅拉多大學的研究者Bruce Jakosky 說：“火星上沒有足夠的二氧化碳來提供大氣層中的溫室氣體。此外，人類也無法調取大部分的二氧化碳氣體。”
火星上的水被鎖在火星表層
30億年前，火星表面還覆蓋著水，與地球差不多。但是，現在的火星貧瘠乾旱，牛津大學研究人員發表在《自然》雜誌上的一份最新的研究報告顯示：火星上的岩石鎖住的水分要比地球上的岩石多25%，然後這些岩石又將水傳輸到星球內部。研究帶頭人韋德博士說：“在火星上，水與剛剛噴發形成玄武岩外殼的熔岩起反應，產生海綿式效應。”他說：“這種水與岩石之間的反應改變了岩石礦物學，導致星球表層乾旱，因而不適合生命居住。”
▲火星上水的變化模擬圖
▲火星上的多層次熔岩瀑布（火星軌道探測攝影機的3D影象）
▲奧林匹斯山，又稱奧林帕斯山（拉丁語：Olympus Mons）是火星上的盾狀火山，亦為太陽系中已知最高的山，高於基準面21,229米，比地球上的珠穆朗瑪峰（Mount Everest）高出兩倍多，但更貼切的比喻是地球莫納克亞（Mauna Kea）火山從海底算起高度（9公里多）的兩倍多，因為同樣是盾狀火山，且山頂都有破火山口。火山寬648.0公里，約等於夏威夷群島的寬度（夏威夷島至可愛島）。破火山口由五個互相覆蓋的陷落組成，總體東北西南向長約85公里、寬約70公里，火山口壁可高達3公里。山體周圍環繞4至8公里高的山壁（Olympus Rupes），這對於火星其他火山來說較少見。
位於北緯18.4度，東經226度。在太空船確認它是一座山之前，地面望遠鏡中的奧林帕斯山是一明亮的亮點，被19世紀後期天文學家命名為“奧林帕斯山之雪”（Nix Olympica）。
▲奧林匹斯山（Olympus Mons）、莫納克亞（Mauna Kea）火山、珠穆朗瑪峰（Mount Everest）的高度對比
【莫納克亞火山（夏威夷語：Mauna Kea，意為“白山”）是位於夏威夷群島的一座火山，是形成夏威夷島的五座火山之一，海拔4205米，形狀酷似圓錐形，冬季這裡山頂有積雪。】
牛津大學科研人員認為：當火星表面的水分被吸收進火星外殼時，火星就不適合居住了。
如何火星上的水無法被人類提取使用，那麼人類將很難在火星上長期生存下去。
火星土壤種出的蔬菜有毒
2016年3月，荷蘭研究人員在美國宇航局（NASA）提供的模擬火星的土壤裡成功種出土豆、豌豆、黑麥、芝麻菜、小蘿蔔和水芹，收成高得驚人，可以和盆栽土培植出來的蔬菜相比。
▲圖中從左到右依次為模擬月球土壤、模擬火星土壤、地球土壤種植出來的相同品種的蔬菜
而相同的蔬菜在模擬月球的土壤裡種植，也成功倖存了下來，但是長得比較差。這是研究人員第二次進行這種試驗。在第一次試驗中，因為使用的是小罐種植，並且由於土壤水分比例不當，大多數用模擬月球的土壤來種植的蔬菜都死掉了。
本次試驗的“火星”土壤來自美國夏威夷的火山，而“月球”土壤則來自美國亞利桑那州的沙漠。這項研究的負責人，來自荷蘭瓦格寧根大學（Wageningen University）的科學家維格·瓦姆林克（Wieger Wamelink）表示火星土壤介於黏土和沙土之間，是富含養分的細土，唯一的缺點是少了氮。
▲生態學家維格·瓦姆林克正在檢查利用模擬火星土壤種植的農作物。
▲基拉韋厄火山（Kilauea Volcano）位於美國夏威夷島中南部冒納羅亞火山東南斜坡上的基拉韋厄活火山口，美國夏威夷火山國家公園。
▲美國亞利桑那州的彩色沙漠（Painted Desert）
除了使用模擬土壤之外，本次試驗是在恆溫、恆溼的玻璃房中種植蔬菜，而且有光線照射和地球大氣的環境。維格·瓦姆林克解釋說，這是因為他們預期人類在火星和月球上首次種植農作物，應該會在位於地下的基地中種植，以避免外在的惡劣環境，包括太空幅射的威脅等。
▲圖中從左到右依次為模擬月球土壤、模擬火星土壤、地球土壤種植出來的同一品種的蔬菜
維格·瓦姆林克說：“火星模擬土壤中包含著鐵、鉛等重金屬，以及砷、汞等元素。如果農作物吸收了這些元素，結出的果實也將具有毒性。”
如果人類不能過濾掉火星蔬菜內的有毒元素，那麼即使能夠在火星上成功種植蔬菜，也依然是無法食用的。
人類在火星上或僅能存活68天
麻省理工學院一個5人小組利用荷蘭“火星一號”太空發射公司的資料，分析了人類移民火星所需的氧氣、食物和技術的數學公式，完成了一份35頁的報告顯示，火星上的條件和現有人類技術的限制，移民火星計劃至少目前不可能。
▲“火星一號”（Mars One）是荷蘭非營利組織，創始人是巴斯·朗斯多普(Bas Lansdorp)，上圖為該組織的火星定居點想象圖。
報告說，如果人類真的移民火星，從地球帶去的植物僅能生產“不安全”數量的氧氣，大約兩個月後氧含量將開始耗盡，大約68天內，可能出現第一例死亡，也就是說，人類在火星上或僅能存活68天。因此，想要移民火星的人需要慎重考慮了。
▲空間站上的植物
研究人員說，如果人類要長期定居火星，還需要新技術，“需要某些形式的生命維持系統，這是一項在太空飛行中尚未研發的技術”。
▲NASA設計的綠色生命閉路迴圈系統原型，未來用於保障宇航員深太空之旅。
（這個原型系統使用植物來吸收二氧化碳，同時為宇航員提供食物和氧氣）
另外，從地球向火星運送備用零部件也是一項挑戰，會增加移民火星的費用。
火星距離地球至少5500萬公里，人類到達那裡需耗時至少7個月。“火星一號”公司先前推出一項“有去無回”的火星移民計劃，打算在2023年把首批移民送往火星。這一計劃引發不少專業人士質疑，被指責不靠譜。
▲火星移民計劃想象圖
綜上所述，目前人類是不大可能成為“火星常駐居民”的，那麼火星探測器的情況又會是怎樣的呢。
火星探測器按照執行方式來分，主要分成火星軌道探測器和火星登入探測器兩種。繞火星軌道執行的探測器其實就是一種人造衛星，而火星登入探測器更像是一種輪式機器人，在其身上植入AI人工智慧晶片以及相應的演算法後，它就變成AI機器人了。自20世紀60年代以來，美國共十餘次向火星發射了探測器，僅8次實現火星著陸 。這其中在火星上“生存”時間最久的當屬“機遇”號火星探測器了。
▲火星軌道探測器
▲火星登入探測器
▲人類登入火星的八大探測器
“機遇”號火星探測器
“機遇”（英語：Opportunity）號，亦稱為機會號或火星探測漫遊者-B（MER-B）火星探測器。“機遇”號及其“雙胞胎”兄弟“勇氣”號火星探測器的名字都是美國亞利桑那州的9歲女孩索菲·科利斯提出的。
“機遇”號是一輛六輪、太陽能動力車，它長1.6米、寬2.3米、高1.5米、重180公斤。六個輪子上有鋸齒狀的凸出紋路(rocker-bogie)來適應地形，每個輪子都有自己的馬達，車體本車裝載於前後端來讓本身能夠在30度的傾斜範圍保持安全。最高車速為5釐米/每秒(2英寸/每秒)，平均速度只有最高車速的五分之一。
“機遇”號和他的兄弟-“勇氣”號都載有紐約世貿大樓的金屬殘片，這些殘片重新制成護盾來保護鑽孔機械上的電纜。
▲“機遇”號
▲“勇氣”號
“機遇”號於美國東部時間2003年7月7日23時18分15秒（臺北時間8日11時18分15秒）由“德爾塔 2”7925H9.5火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地17-B發射臺發射升空，飛往火星，這是“德爾塔”系列運載火箭第299次飛行。
▲德爾塔-2運載火箭
2004年1月，美國宇航局（NASA）宣佈，美國“機遇”號火星探測器于格林尼治時間1月25日5：05分（臺北時間13：05時）成功在火星表面登陸。
2018年6月，火星上颳起了巨大的、遮天蔽日的沙塵暴，美國宇航局與“機遇號”失去聯絡。
“機遇”號火星探測器從2004年1月25日登入錄火星到2018年6月與地球失去聯絡，總共在火星上運行了14年零4個多月，創下了迄今為止人類火星登陸陸器在火星表面執行的最長時間記錄。而人類至今仍未登入火星，有望首先實現載人登火星的美國SpaceX公司，其Starship（星艦）運載火箭也至少要到2024年才會搭載載人版“龍”飛船運載人類啟程前往火星，估計要等到2025年才能登入火星表面。
▲Starship（中文譯名：星艦，英文原名：BFR——Big Falcon Rocket或Big Fucking Rocket）
目前，在空間站連續停留時間最長的宇航員是瓦列裡·波利亞科夫，1995年3月22日，他創造了一項新的世界紀錄——在“和平”號空間站上連續工作了437天17小時58分17秒（大約1年零兩個半月），這個記錄至今沒人能打破。
▲瓦列裡·波利亞科夫
迄今為止，在國際空間站累計停留時間最長的人是俄羅斯宇航員根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）。他在太空中停留的總時長達到了878天（大約兩年零五個月）。
▲根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）
莫斯科時間2015年06月30日週一凌晨1:42，正在空間站執行任務的俄羅斯指揮官根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）打破了本國另一位宇航員賽格•克里卡萊夫 (Sergei Krikalev)保持的太空停留總時長803天9小時41分鐘的紀錄。
帕達爾卡預計於2015年9月11日返回地球，到那時他已經在太空停留了878天了。
而女性在太空中的生活的最長時間記錄是由美國國家航空航天局(NASA)女宇航員佩吉·惠特森(Peggy Whitson)創造並保持的。她在三次長期駐留任務中的累計太空駐留時間為665天，為美國航天員之最，並創造了女性宇航員在空間站駐留累計時間最長的紀錄。
▲2001年的佩吉·惠特森(Peggy Whitson) ©NASA
她也是單次航天飛行在軌駐留時間最長的女航天員——288天。
惠特森於2017年9月3日返回地球，當時她的聯盟號太空艙在日出後不久降落在哈薩克。
“機遇”號火星探測器在沒有地球后勤補給的情況下在火星上運行了14年零4個多月，而人類宇航員在在空間站連續停留時間最長的宇航員波利亞科夫，他在“和平”號空間站上連續工作了大約1年零兩個半月的時間，僅相當於“機遇”號在火星上“生存”時間的1/12左右。
這還是有來自地球的充分物資補給的情況下完成的，很難想象他在生存環境更惡劣的火星上，在難以得到地球物資補給的情況下，是否還能夠像在空間站上那樣駐留那麼久。
▲1995年的波利亞科夫在太空中
迄今為止，人類已有八個火星探測器成功登入火星表面，而人類自身至今仍沒有登入火星表面，探測器以8：0完勝人類。“機遇”號探測器在火星上的“生存”時間遠超人類在太空中連續駐留的最長時間記錄，毫無疑問，AI機器人比人類更適合成為第一個“火星常駐居民”。
Rollin"Justin太空AI機器人
Rollin"Justin是由德國航天局 DLR 建造的一款滾輪太空機器人，身高 1 米 92，體重 199.6 公斤，每隻手臂能提起 14 公斤重量的物體，上半身還可自由旋轉43度， 共有51個關節。Justin的視覺能力來自於嵌入頭部的高畫質攝像頭和感測器產生的三維檢視。
Rollin"Justin在DLR開發的輕型機械臂和機械手的基礎上研製而成，手臂輕巧、柔軟且受控，能透過視覺和觸覺進行精細、靈敏的動作，他會視操控動作的不同，較松或較緊地協調手臂和手的動作。
▲Rollin"Justin
由於新升級的 AI 系統，Justin不必像大多數機器人那樣必須事先進行程式設計，幾乎每一個動作都有明確的指示。它可以在軌道上的宇航員的監督下，自主執行復雜的任務，甚至是那些尚未程式設計的任務。
DLR打算在人類宇航員降落之前，先派Rollin"Justin機器人去火星表面建立必需的基礎設施。
百度百科詞條：“火星”、“瑪爾斯”、“火星極冠”、“火星環境地球化”貢獻者楊榮佳、“世界上最冷的地方”、“阿蒙森—斯科特站”、“奧林匹斯山”、“冒納凱阿火山”、“火星移民計劃”、“火星一號”、“機遇號火星探測器”、“機遇號火星探測車”貢獻者楊榮佳、“瓦列裡·波利亞科夫”；
百家號：科學求知者、一念夕夕、曼多特；
回答這個問題之前，讓我先來了解一下火星，看看火星到底適合不適合人類長期居住。
火星
火星（Mars）是太陽系八大行星之一，是太陽系由內往外數的第四顆行星，屬於類地行星（太陽系共有水星、金星、地球、火星四顆類地行星）。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，英文裡字首areo-即為火星。
夜間天空中的火星熒熒如火，亮度常變，令人迷惑，所以中國古代稱火星為“熒惑”。而在古羅馬神話中，它被想象為身披盔甲、渾身是血的戰神“瑪爾斯”(Mars)，這也是火星英文名字的由來。
▲太陽系全家福
▲太陽系八大行星
▲水星（Mercury）、金星（Venus）、地球（Earth）、火星（Mars）四大類地行星
▲瑪爾斯（Mars），是羅馬神話中的國土、戰爭、農業和春天之神，羅馬十二主神之一。朱庇特與朱諾之子，貝婁娜之丈夫，維納斯的情人，他是羅馬軍團崇拜的神明中最重要的一位，其重要程度僅次於朱庇特。對應希臘神話中的阿瑞斯。瑪爾斯的節日是在三月和十月。拉丁語的“火星”和英的“March”正是源自瑪爾斯。
火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍佈且沒有穩定的液態水體，二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。
火星兩極皆有水冰與乾冰組成的極冠會隨著季節消長，冬季大氣中的二氧化碳凝結至地表使極冠擴張，就如同地球冬季高緯度地區被雪覆蓋，而夏季乾冰昇華後剩下的兩極高原則可比擬做地球的南極洲與格陵蘭冰層。前者稱作季節性極冠，後者稱作永久極冠。
▲火星是地球的“孿生兄弟”
▲火星地貌（由“勇氣”號火星探測器拍攝）
▲火星上的沙丘（由“機遇”號火星探測器拍攝）
▲火星北極
火星是除金星之外離地球最近的行星，由於執行軌道的變化，火星與地球近距離約為5500萬公里，最遠距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。
▲火星與地球近距離接觸
行星對比：火星 VS 地球
體積：火星體積為地球的15%；
質量：火星質量為地球的11%；
直徑：火星直徑為地球的53%；
表面積：火星表面積為地球的29%；
密度：火星密度比其他三顆類地行星（地球、金星、水星）還要小很多；
氣壓：火星是地球的 0.6％；
表面重力：火星是地球的38%；
距太陽的距離：火星比地球遠50%左右；
繞太陽公轉的週期：火星為687天（地球日），1.88地球年，地球為365天；
軌道離心率：火星大約為0.093，地球只有0.017；
天然衛星：火星有火衛一和火衛二兩個天然衛星，地球只有月球一個天然衛星。
▲地球與火星
▲太陽系的各大行星和它們各自的衛星（注：而曾經被認為是“九大行星”之一的冥王星於2006年8月24日被定義為“矮行星”）
▲火星和它的兩顆衛星
▲地球和月球
非常相似的特徵
火星 VS 地球
自轉速率：火星24小時39分鐘 VS 地球23小時56分鐘；
自轉軸傾斜度：火星25.19度 VS 地球23.5度；
季節之分：與太陽的距離足夠近，因此兩者都有。
▲火星與地球的相似之處
季節存在差異
火星 VS 地球
單個季節時長：火星上每個季節的時間比地球上長一倍；
四季差異：火星南北半球的四季差異比地球上更為顯著；
四季溫度：火星上的每個季節都比地球上相同的季節要寒冷；
四季長度的差異：火星上四季長度的差異也比地球上四季長度的差異更大。地球上各個季節長度的差異最多不超過5%，火星上北半球春夏比秋冬各長約40天。
▲火星北半球正在冬春交替（由NASA的火星軌道探測器拍攝）
▲地球公轉與四季變化
火星與地球的大氣成分截然不同
大氣成分：火星 VS 地球
火星：火星上薄薄的大氣層幾乎完全由二氧化碳構成；
地球：地球大氣的主要成分是氮氣和氧氣。
▲火星大氣
火星與地球的大氣成分對比如下：
氧：火星0.15% VS 地球20.9%；
二氧化碳：火星95.3% VS 地球0.1%；
氮：火星2.7% VS 地球78.1%；
氬：火星1.6% VS 地球0.9%；
水汽：火星0.03% VS 地球0.25%；
甲烷：火星大氣中甲烷含量不會高於10億分之2.7 VS 地球大氣中的甲烷含量約為10億分之1700。
▲地球與火星大氣成分對比
從這份詳細對比中可以看出，現在所有訪問火星的人類都必須攜帶大量的氧氣和氮氣以維持生命。
人類想長期定居火星的話，最重要的是要讓火星上生成人類賴以生存的氧氣。對於這一目標，很多科學家認為需要2萬至10萬年的時間，因而是遙不可及的。但火星協會的創始人、科學家羅伯特·祖柏林認為，這個過程只要大約1000年時間就可以完成。不管怎樣，目前人類想要在火星上長期居住，必需得依靠製氧、儲氧裝置才能維持生命。
▲火星地球化的模擬過程
火星與地球的表面溫度差別很大
溫度：火星 VS 地球
平均表面溫度：火星-62.77℃ VS 地球
14.4℃左右；
最高溫度：火星-23.88℃ VS 地球57.8℃
；（地球上出現過的最高氣溫是1922年的時候在非洲利比亞首都的黎波里南40公里的阿濟濟耶測得的，當年9月13日，人們測得當地竟然達到了57.8℃！這個紀錄，已經保持了近100年。）
▲利比亞阿濟濟耶
最低溫度：火星-73.33℃ VS 地球-94.5℃；（據說，1967年初，挪威人在南緯90°S，美國阿蒙森—斯科特站——極點站附近曾經記錄到-94.5℃的最低溫度。）
▲阿蒙森—斯科特站（英語：Amundsen-Scott South Pole Station）是美國於1957年在南極點設立的科學考察站。是地球長期有人居住的最南處，也是世界緯度最高的考察站。其名稱是為紀念在1911年第一個抵達南極點的羅爾德·阿蒙森和1912年第二個抵達南極點的羅伯特·斯科特。
火星常年平均氣溫在零下63度左右，人類需要穿上宇航服才能進行戶外活動。
火星上每26個月會有一個夏季，這是火星沙塵暴的盛宴，甚至可能是全球性的，幾個月不見Sunny。這期間人類不能外出活動，只能待在火星營地內生活，日子將會過得很煎熬。
▲火星沙塵暴
▲2001年火星全球性沙塵暴前的6月26日與沙塵暴過後的9月4號的衛星照片對比圖（由哈勃太空望遠鏡拍攝）
火星氣壓太低不適合人類居住
2018年8月底，發表在《自然·天文學》（Nature Astronomy）的一篇研究指出，火星現有的二氧化碳儲量遠不足以滿足人類的最低居住條件。
這項研究由美國宇航局資助。分析的資料則來自 20 年間美國宇航局和歐洲航天局的火星探測器。
根據計算結果，在釋放火星上所有的二氧化碳——包括極地冰蓋、碳酸鹽、近地表和表層土中的儲量——這些儲量能將火星氣壓提高超過 10 倍，不過也僅能達到地球水平的 6.9%，根本無法讓火星達到適宜人類生存的 1 標準大氣壓。火星表面升溫不會超過 10°C，遠不能達到水的凝固點0°C。這意味著，液態水不能穩定地存在，火星表面的任何液態水都會很快蒸發或凝固。而人類則需要穿著太空服，戴上呼吸裝置才能在火星上自由活動。
▲火星上所有的二氧化碳儲量
參與了該專案研究的一位來自科羅拉多大學的研究者Bruce Jakosky 說：“火星上沒有足夠的二氧化碳來提供大氣層中的溫室氣體。此外，人類也無法調取大部分的二氧化碳氣體。”
火星上的水被鎖在火星表層
30億年前，火星表面還覆蓋著水，與地球差不多。但是，現在的火星貧瘠乾旱，牛津大學研究人員發表在《自然》雜誌上的一份最新的研究報告顯示：火星上的岩石鎖住的水分要比地球上的岩石多25%，然後這些岩石又將水傳輸到星球內部。研究帶頭人韋德博士說：“在火星上，水與剛剛噴發形成玄武岩外殼的熔岩起反應，產生海綿式效應。”他說：“這種水與岩石之間的反應改變了岩石礦物學，導致星球表層乾旱，因而不適合生命居住。”
▲火星上水的變化模擬圖
▲火星上的多層次熔岩瀑布（火星軌道探測攝影機的3D影象）
▲奧林匹斯山，又稱奧林帕斯山（拉丁語：Olympus Mons）是火星上的盾狀火山，亦為太陽系中已知最高的山，高於基準面21,229米，比地球上的珠穆朗瑪峰（Mount Everest）高出兩倍多，但更貼切的比喻是地球莫納克亞（Mauna Kea）火山從海底算起高度（9公里多）的兩倍多，因為同樣是盾狀火山，且山頂都有破火山口。火山寬648.0公里，約等於夏威夷群島的寬度（夏威夷島至可愛島）。破火山口由五個互相覆蓋的陷落組成，總體東北西南向長約85公里、寬約70公里，火山口壁可高達3公里。山體周圍環繞4至8公里高的山壁（Olympus Rupes），這對於火星其他火山來說較少見。
位於北緯18.4度，東經226度。在太空船確認它是一座山之前，地面望遠鏡中的奧林帕斯山是一明亮的亮點，被19世紀後期天文學家命名為“奧林帕斯山之雪”（Nix Olympica）。
▲奧林匹斯山（Olympus Mons）、莫納克亞（Mauna Kea）火山、珠穆朗瑪峰（Mount Everest）的高度對比
【莫納克亞火山（夏威夷語：Mauna Kea，意為“白山”）是位於夏威夷群島的一座火山，是形成夏威夷島的五座火山之一，海拔4205米，形狀酷似圓錐形，冬季這裡山頂有積雪。】
牛津大學科研人員認為：當火星表面的水分被吸收進火星外殼時，火星就不適合居住了。
如何火星上的水無法被人類提取使用，那麼人類將很難在火星上長期生存下去。
火星土壤種出的蔬菜有毒
2016年3月，荷蘭研究人員在美國宇航局（NASA）提供的模擬火星的土壤裡成功種出土豆、豌豆、黑麥、芝麻菜、小蘿蔔和水芹，收成高得驚人，可以和盆栽土培植出來的蔬菜相比。
▲圖中從左到右依次為模擬月球土壤、模擬火星土壤、地球土壤種植出來的相同品種的蔬菜
而相同的蔬菜在模擬月球的土壤裡種植，也成功倖存了下來，但是長得比較差。這是研究人員第二次進行這種試驗。在第一次試驗中，因為使用的是小罐種植，並且由於土壤水分比例不當，大多數用模擬月球的土壤來種植的蔬菜都死掉了。
本次試驗的“火星”土壤來自美國夏威夷的火山，而“月球”土壤則來自美國亞利桑那州的沙漠。這項研究的負責人，來自荷蘭瓦格寧根大學（Wageningen University）的科學家維格·瓦姆林克（Wieger Wamelink）表示火星土壤介於黏土和沙土之間，是富含養分的細土，唯一的缺點是少了氮。
▲生態學家維格·瓦姆林克正在檢查利用模擬火星土壤種植的農作物。
▲基拉韋厄火山（Kilauea Volcano）位於美國夏威夷島中南部冒納羅亞火山東南斜坡上的基拉韋厄活火山口，美國夏威夷火山國家公園。
▲美國亞利桑那州的彩色沙漠（Painted Desert）
除了使用模擬土壤之外，本次試驗是在恆溫、恆溼的玻璃房中種植蔬菜，而且有光線照射和地球大氣的環境。維格·瓦姆林克解釋說，這是因為他們預期人類在火星和月球上首次種植農作物，應該會在位於地下的基地中種植，以避免外在的惡劣環境，包括太空幅射的威脅等。
▲圖中從左到右依次為模擬月球土壤、模擬火星土壤、地球土壤種植出來的同一品種的蔬菜
維格·瓦姆林克說：“火星模擬土壤中包含著鐵、鉛等重金屬，以及砷、汞等元素。如果農作物吸收了這些元素，結出的果實也將具有毒性。”
如果人類不能過濾掉火星蔬菜內的有毒元素，那麼即使能夠在火星上成功種植蔬菜，也依然是無法食用的。
人類在火星上或僅能存活68天
麻省理工學院一個5人小組利用荷蘭“火星一號”太空發射公司的資料，分析了人類移民火星所需的氧氣、食物和技術的數學公式，完成了一份35頁的報告顯示，火星上的條件和現有人類技術的限制，移民火星計劃至少目前不可能。
▲“火星一號”（Mars One）是荷蘭非營利組織，創始人是巴斯·朗斯多普(Bas Lansdorp)，上圖為該組織的火星定居點想象圖。
報告說，如果人類真的移民火星，從地球帶去的植物僅能生產“不安全”數量的氧氣，大約兩個月後氧含量將開始耗盡，大約68天內，可能出現第一例死亡，也就是說，人類在火星上或僅能存活68天。因此，想要移民火星的人需要慎重考慮了。
▲空間站上的植物
研究人員說，如果人類要長期定居火星，還需要新技術，“需要某些形式的生命維持系統，這是一項在太空飛行中尚未研發的技術”。
▲NASA設計的綠色生命閉路迴圈系統原型，未來用於保障宇航員深太空之旅。
（這個原型系統使用植物來吸收二氧化碳，同時為宇航員提供食物和氧氣）
另外，從地球向火星運送備用零部件也是一項挑戰，會增加移民火星的費用。
火星距離地球至少5500萬公里，人類到達那裡需耗時至少7個月。“火星一號”公司先前推出一項“有去無回”的火星移民計劃，打算在2023年把首批移民送往火星。這一計劃引發不少專業人士質疑，被指責不靠譜。
▲火星移民計劃想象圖
綜上所述，目前人類是不大可能成為“火星常駐居民”的，那麼火星探測器的情況又會是怎樣的呢。
火星探測器按照執行方式來分，主要分成火星軌道探測器和火星登入探測器兩種。繞火星軌道執行的探測器其實就是一種人造衛星，而火星登入探測器更像是一種輪式機器人，在其身上植入AI人工智慧晶片以及相應的演算法後，它就變成AI機器人了。自20世紀60年代以來，美國共十餘次向火星發射了探測器，僅8次實現火星著陸 。這其中在火星上“生存”時間最久的當屬“機遇”號火星探測器了。
▲火星軌道探測器
▲火星登入探測器
▲人類登入火星的八大探測器
“機遇”號火星探測器
“機遇”（英語：Opportunity）號，亦稱為機會號或火星探測漫遊者-B（MER-B）火星探測器。“機遇”號及其“雙胞胎”兄弟“勇氣”號火星探測器的名字都是美國亞利桑那州的9歲女孩索菲·科利斯提出的。
“機遇”號是一輛六輪、太陽能動力車，它長1.6米、寬2.3米、高1.5米、重180公斤。六個輪子上有鋸齒狀的凸出紋路(rocker-bogie)來適應地形，每個輪子都有自己的馬達，車體本車裝載於前後端來讓本身能夠在30度的傾斜範圍保持安全。最高車速為5釐米/每秒(2英寸/每秒)，平均速度只有最高車速的五分之一。
“機遇”號和他的兄弟-“勇氣”號都載有紐約世貿大樓的金屬殘片，這些殘片重新制成護盾來保護鑽孔機械上的電纜。
▲“機遇”號
▲“勇氣”號
“機遇”號於美國東部時間2003年7月7日23時18分15秒（臺北時間8日11時18分15秒）由“德爾塔 2”7925H9.5火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地17-B發射臺發射升空，飛往火星，這是“德爾塔”系列運載火箭第299次飛行。
▲德爾塔-2運載火箭
2004年1月，美國宇航局（NASA）宣佈，美國“機遇”號火星探測器于格林尼治時間1月25日5：05分（臺北時間13：05時）成功在火星表面登陸。
2018年6月，火星上颳起了巨大的、遮天蔽日的沙塵暴，美國宇航局與“機遇號”失去聯絡。
▲火星沙塵暴
“機遇”號火星探測器從2004年1月25日登入錄火星到2018年6月與地球失去聯絡，總共在火星上運行了14年零4個多月，創下了迄今為止人類火星登陸陸器在火星表面執行的最長時間記錄。而人類至今仍未登入火星，有望首先實現載人登火星的美國SpaceX公司，其Starship（星艦）運載火箭也至少要到2024年才會搭載載人版“龍”飛船運載人類啟程前往火星，估計要等到2025年才能登入火星表面。
▲Starship（中文譯名：星艦，英文原名：BFR——Big Falcon Rocket或Big Fucking Rocket）
目前，在空間站連續停留時間最長的宇航員是瓦列裡·波利亞科夫，1995年3月22日，他創造了一項新的世界紀錄——在“和平”號空間站上連續工作了437天17小時58分17秒（大約1年零兩個半月），這個記錄至今沒人能打破。
▲瓦列裡·波利亞科夫
迄今為止，在國際空間站累計停留時間最長的人是俄羅斯宇航員根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）。他在太空中停留的總時長達到了878天（大約兩年零五個月）。
▲根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）
莫斯科時間2015年06月30日週一凌晨1:42，正在空間站執行任務的俄羅斯指揮官根納迪•帕達爾卡（Gennady Padalka）打破了本國另一位宇航員賽格•克里卡萊夫 (Sergei Krikalev)保持的太空停留總時長803天9小時41分鐘的紀錄。
帕達爾卡預計於2015年9月11日返回地球，到那時他已經在太空停留了878天了。
而女性在太空中的生活的最長時間記錄是由美國國家航空航天局(NASA)女宇航員佩吉·惠特森(Peggy Whitson)創造並保持的。她在三次長期駐留任務中的累計太空駐留時間為665天，為美國航天員之最，並創造了女性宇航員在空間站駐留累計時間最長的紀錄。
▲2001年的佩吉·惠特森(Peggy Whitson) ©NASA
她也是單次航天飛行在軌駐留時間最長的女航天員——288天。
惠特森於2017年9月3日返回地球，當時她的聯盟號太空艙在日出後不久降落在哈薩克。
“機遇”號火星探測器在沒有地球后勤補給的情況下在火星上運行了14年零4個多月，而人類宇航員在在空間站連續停留時間最長的宇航員波利亞科夫，他在“和平”號空間站上連續工作了大約1年零兩個半月的時間，僅相當於“機遇”號在火星上“生存”時間的1/12左右。
這還是有來自地球的充分物資補給的情況下完成的，很難想象他在生存環境更惡劣的火星上，在難以得到地球物資補給的情況下，是否還能夠像在空間站上那樣駐留那麼久。
▲1995年的波利亞科夫在太空中
迄今為止，人類已有八個火星探測器成功登入火星表面，而人類自身至今仍沒有登入火星表面，探測器以8：0完勝人類。“機遇”號探測器在火星上的“生存”時間遠超人類在太空中連續駐留的最長時間記錄，毫無疑問，AI機器人比人類更適合成為第一個“火星常駐居民”。
Rollin"Justin太空AI機器人
Rollin"Justin是由德國航天局 DLR 建造的一款滾輪太空機器人，身高 1 米 92，體重 199.6 公斤，每隻手臂能提起 14 公斤重量的物體，上半身還可自由旋轉43度， 共有51個關節。Justin的視覺能力來自於嵌入頭部的高畫質攝像頭和感測器產生的三維檢視。
Rollin"Justin在DLR開發的輕型機械臂和機械手的基礎上研製而成，手臂輕巧、柔軟且受控，能透過視覺和觸覺進行精細、靈敏的動作，他會視操控動作的不同，較松或較緊地協調手臂和手的動作。
▲Rollin"Justin
由於新升級的 AI 系統，Justin不必像大多數機器人那樣必須事先進行程式設計，幾乎每一個動作都有明確的指示。它可以在軌道上的宇航員的監督下，自主執行復雜的任務，甚至是那些尚未程式設計的任務。
DLR打算在人類宇航員降落之前，先派Rollin"Justin機器人去火星表面建立必需的基礎設施。
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百家號：科學求知者、一念夕夕、曼多特；