畅想星际探索的未来

人类能在火星上开辟新家园吗？星际远航的航天器从地球启程，补给站该在哪安营扎寨？人类将以何种方式，开启这场跨越星辰的壮丽旅程？不妨大胆想象一下，多年以后，或许人类将凭借“荧惑探针”对火星实施精准的“针灸”，重塑其稀薄的大气，唤醒这颗沉睡的红色星球。届时，人们将乘着“蒲宫”号飞船告别地球，在浩瀚星辰间历练成长；在遥远的土卫六“泰坦”上，一座甲烷燃料基地静静矗立，如同星海中的灯塔，为人类驶向更深邃的宇宙提供动力……这些基于现有科研资料，由中国科技馆与清华大学美术学院提出的大胆畅想，很有可能在未来成为现实……

作者：李俊漪（中国科学技术馆科技辅导员）

“荧惑探针——火星大气改造计划”

未来，人类是否有可能移民火星？经过对太阳系内各类天体的综合评估，火星凭借独特优势，成为人类星际移民的首选目标：其自转周期与地球仅相差37分钟，公转周期约为地球两倍，相似的时空节律能最大限度降低人类适应成本。

小朋友在“走！去建设火星”硬科幻行星科学体验展上参观。新华社发

目前，人类已经探明，火星地下蕴藏大量冰水资源，地表富含硫、铁等可利用矿产，具备资源自给的基础条件。尽管火星存在无磁场、大气稀薄、辐射强、温度低等诸多难题，但相较太阳系中的其他天体，其改造难度最低，具备从“不宜居”向“半宜居”转变的可行性。从现实科学进展来看，当前人类对火星的探索已取得诸多突破，这些都为火星资源利用与环境改造提供了关键数据支撑。

在“荧惑探针——火星大气改造计划”中，提出了“让火星成为人类第二家园”的构想。整个火星改造计划遵循“三步走”的路径。

第一步，“磁场重建与大气升温”：在火星与太阳的拉格朗日点部署超导磁环，构建覆盖火星的“磁盾”，阻挡太阳风对大气的侵蚀；同时，探针钻探地表含硫矿物合成温室气体，搭配吸热纳米棒加速星球升温。

第二步，“液态水活化”：随着温度上升，火星极地冰层融化形成蒸汽，补充大气并开启降水循环；液态水还能激活土壤封存物质释放二氧化碳，形成升温正向循环。

第三步，“生态播种与氧循环”：先在土壤中植入蓝藻，通过固氮改良土壤并释放氧气，待环境达标后逐步种植植物，构建完整生态系统。

“荧惑探针” 作者供图

火星改造的关键载体，便是大型装置“荧惑探针”，其设计深度融合了科学逻辑与东方文化智慧。“荧惑”是中国古代对火星的称呼，“针”的灵感源自中医针灸，寓意对火星环境问题进行精准探测与靶向治理；碟形主体形似中医“悬壶”，三足结构取自“鼎”，暗含“悬壶济世”的初心；外观的黑白双色涂装则象征着阴阳平衡的哲学理念。从功能设计来看，碟形头部线条流畅，适配火星稀薄大气的航行需求，三足结构可抵御强风、稳固立于崎岖地表，而顶部隆起的造型像火山，象征着唤醒火星上“沉睡的能量”。

根据这一设想，首先向火星发射100台“荧惑探针”装置，将其集中部署于太阳系最大火山所在地塔米席斯高原，利用此处热气流加速温室气体使其在全球范围扩散。“荧惑探针”的工作流程分为四步：第一步，启动可复用折叠架构，在火星复杂地表上稳固矗立；第二步，启动智能钻探单元，应对坚硬地表，获取火星上含硫、氟的矿物粉末；第三步，启动超临界传输装置，将矿物粉末以气溶胶形式垂直输送至装置核心；第四步，启动温室气体释放装置，合成温室气体后将其释放，为后续恢复水循环和氧气供给打下基础。

按照设想，约100年后，火星地表平均温度将稳定在0℃以上，届时人类可在火星上建立永久定居点。

“荧惑探针”的改造方案聚焦于火星资源的原位利用，彰显了人类与宇宙共生的智慧。

“泰坦星燃料基地——星际远航的补给站”

人类已经迈入深空探索的新阶段，除了技术应用的突破，能源的利用将成为星际远航的关键因素。传统化学燃料能量密度低、运输成本高，难以支撑长距离星际航行，在此背景下，“就地取材”的太空能源利用方案应运而生，而土星最大卫星——泰坦星，凭借独特的环境与资源优势，成为构建太阳系边缘“星际补给站”的理想选址。

“泰坦星燃料基地” 作者供图

泰坦星曾被认为是寒冷荒芜之地，但探测器传回的数据揭示了其巨大的能源潜力：它是太阳系内已知拥有浓厚大气层的卫星，大气组成主要为氮气及多种碳氢化合物；地表遍布液态甲烷与乙烷湖泊，云层会降下“甲烷雨”，形成独特的“碳氢水循环”；星球表面覆盖的大量复杂有机聚合物，更是制造高效燃料的优质原料。当前，对泰坦星的研究已聚焦于气候条件、化学环境及资源开发潜力，其成为星际交通枢纽的可行性正逐步得到验证。

“泰坦星燃料基地”的设计遵循三大核心原则：一是“资源本地化”，直接利用泰坦星上的液态甲烷、乙烷、氮气和地表有机化合物做原料，无需从地球运输，大幅降低建设与运营成本；二是“低温适应”，泰坦星表面温度低至零下179℃，基地设备采用特殊材料，既能在极端低温下稳定运行，又能借助低温环境优化化学反应效率，实现高效能源转化；三是“能源自洽”，以本地开采的甲烷资源为核心驱动力，支撑基地全流程运转，形成闭环可持续的能源循环体系。

燃料基地的设计融入仿生学思维，设计初期充分考虑到地理环境、基地功能与运转模式，整合了冠状病毒球形结构、噬菌体吸附机制与章鱼灵活肢体的优势。整个基地划分为五大功能区，“中控区”负责统筹调度与保障、“原料收集区”完成资源采集、“化学反应区”实现原料向燃料的转化、“燃料加注与停泊区”负责提供补给、“化学品存放区”用于储存相关产品，整个基地通过就地采集、转化和储存燃料，实现高效运转。

多年来，无人探测器已获取泰坦星大气层、液态甲烷湖等基础数据，为基地建设提供了科学支撑。美国“卡西尼号”探测器曾多次飞越泰坦星，拍摄到液态甲烷湖的清晰影像，并探测到大气中丰富的有机物质；后续的“蜻蜓号”探测器计划将着陆泰坦星，进一步勘测其地质与资源情况。按照设想，未来航天器从地球出发时仅需携带少量燃料，抵达泰坦星补充能源后，即可前往更远的深空。“泰坦星燃料基地”如同太阳系边缘的“能量灯塔”，将人类的探索半径延伸至太阳系乃至更广阔的宇宙空间，为星际远航奠定能源基础。

“蒲宫——星际探索的移动母舰”

那么，人类未来会以什么样的方式进行星际旅行呢？那就是“蒲宫”，这是一套面向公众开放的星际探索移动母舰。在更远的未来，它常年在近地轨道与行星航路之间穿梭，承载着推动星际探索普及、培育下一代探索者的使命，展现了人类对宇宙探索“传承与延续”的思考。

“蒲宫” 作者供图

“蒲宫”的设计充满人文与科幻的融合之美，灵感源自蒲公英种子。“蒲”代表蒲公英，象征自由探索与勇敢远行；“宫”寓意像宫殿一样安全稳固的航天之家，寄托了让梦想飞向宇宙的浪漫愿景。作为一套成熟的星际航行系统，它以“安全、舒适、便捷、环保”为设计理念，构建起“地球—地外轨道—星球表面”的全链路交通体系。

整个“蒲宫”系统由“太空接驳车”“蒲宫控制中心”“小英花飞行器”和“蒲芯后勤工程组件”四部分构成，各司其职又协同联动。“太空接驳车”承担地球与近地轨道的“摆渡”任务，将乘客从地球表面运送至蒲宫主体，同时负责燃料与物资的补充；“蒲宫控制中心”作为核心枢纽，集飞行控制、接驳车对接、飞行器停泊、公共活动等多功能于一体，能够往返于近地轨道与地外星球轨道之间，并向目标星球释放登陆设备；“小英花飞行器”可以像蒲公英种子般单独降落到星球表面的目标位置，着陆后，张开的透明保护膜形成封闭的生命保障空间，为人员开展星球探索与实验提供全方位保障，待这段旅程结束后，它可以再次起飞返回“蒲宫”主体；遇到尚未完成开发的星球时，“蒲芯后勤工程组件”会率先和“蒲宫”主体分离，先行前往星球表面开展勘测、开发与基础设施建设，为后续的着陆和探索做准备。

抵达地外星球需闯过重重难关，从飞出地球、星际航行到星球登陆，每一关都面临着巨大的风险与挑战，着陆后还需解决生命保障与极端环境应对问题。这些难题的应对离不开“蒲宫”系统各组件的协同设计与密切配合，更离不开整个“蒲宫”设计团队的攻坚克难。值得注意的是，“蒲宫”的使命不仅限于探索，更注重人才培育。按照设想，它将面向公众开放，尤其聚焦青少年群体，通过“实地探索+科学实验+星际观测”的模式，让年轻人置身于外太空环境中，直观感受宇宙的魅力。星际探索并非少数科学家的专属事业，而是需要一代又一代人传承的共同使命，只有培育更多具备宇宙视野的探索者，人类的星际梦想才能不断延续。“蒲宫”的每一次出发，都是人类在宇宙深处写下的一行新诗。

星辰大海，征途漫漫，人类对宇宙的探索与想象从未停止。科技的发展正在为星际探索注入更强劲的动力，星际旅行或许将从科幻走进寻常生活，越来越多的人将有机会亲身感受宇宙的浩瀚。也许在不远的将来，火星会成为人类的第二家园，泰坦星会成为深空远航的补给站，“蒲宫”会载着更多人驶向星辰大海——这不是遥不可及的梦想，而是人类用智慧和勇气书写的未来篇章，不仅是科幻的想象，更是人类对未来的期许。

《光明日报》（2026年02月09日 16版）