火星殖民地

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殖民火星是指人类在火星上居住。许多研究与理论都将火星当成一个可行的殖民地，它的表面状况与水份的来源使得火星成为太阳系除地球外最适合人类居住的星球。因为火星的环境与改造成适合生物生存的可能性，火星被许多科学家(其中也包括史蒂芬・霍金)认为是一个殖民的理想行星。

到达火星

除金星外，由地球去火星所需的能量是比任何行星较少。利用移动轨道，由地球去火星，大约需要九个月，而使用修正了的移动轨道，可以将所需时间减至6至7个月，但会使用较多的能量和燃料，而火星探测是利用此方法。

如将所需时间缩短至半年或以下，需要使用较高的能量、较多燃料，对于化学火箭来说，是不可能做到的。如果利用航天器推进、核动力推进的火箭，是可以将所需时间减至2周。

与地球相似的地方

火星的一日与地球自转一周十分接近。火星的太阳日是24小时39分35.244秒。

火星的表面面积是地球的28.4％，稍微小于地球的陆地(占地球表面面积的29.2％)。

火星的转轴倾角为25.19°，与地球的23.44°较为接近，亦因为此原因，火星的季节与地球的相似。但是，火星的1年相当于地球的1.88年，因而火星上各季节的长度是地球的一倍。火星北方上空并不是小熊座，而是白鸟座。

火星有大气层，但只是地球大气层的0.7％，因此，火星的大气只可以抵挡部分的太阳辐射、宇宙线，宇宙飞船也可以利用大气层作为大气制动。

NASA的“火星探测者”号、“凤凰”号；欧洲航天局的“火星快车”号等，于21世纪初进行火星探测计划，并发现火星有水的存在，也证明火星拥有所有维持生命的元素，代表火星是一个适合生物生存的地方。

与地球间的差异

火星地表重力大约是地球的1／3，对于可能造成的健康问题仍未知。

火星表面的平均温度只有-46℃，相较于地球要寒冷得多。

火星离太阳较远，其大气层所接收的太阳能只有地球所接收的一半。

火星的轨道离心率较地球更大，造成气温与太阳辐射的变化较大。

目前火星上的气压仍太低，不足以让人类在未配备压力设备的状况下生存。由于改造火星属于长期的计划，短期内火星上的人造建筑都必须配有压力设备，如同太空飞行器，必须能维持约1个大气压。

火星大气层主要为二氧化碳，其二氧化碳分压约高于地球52倍，如此可支持植物的生存。

火星上的磁场极小，也因此使太阳风偏向的能力也不足。

居住

相比起月球或其他行星，火星的地理环境较适合人类居住，没有像水星般极端的温度、金星那样高的表面温度，也没有像其他地外行星及其卫星那么低温。另外，金星只有云层顶端的居住环境是比较接近地球。

在火星，可以找到很多类似地球所拥有的适合居住的地方。由高海拔探空气球得知，目前火星表面海拔最高约34 668米，另外，火星也有寒冷的北极、南极，但温度是相当极端的。

2007年3月21日，NASA管理员ShanaDale于JPL高科技会议时，曾说过“希望发现火星是否能够为人类提供第二所住宅，将人类的文明由地球延伸至640亿千米外的火星”。

火星改造

有些科研小组推测火星也许会有一天变成可以让各种生物，包括人类独立生存的星球。然而，有些学者因为技术可行性相关问题而反对此推测。

食浮萍住洞穴

由NASA先进概念研究院提供部分资金进行赞助的一系列名为“火星洞穴”的试验研究的首席研究彭纳罗普・波斯顿表示：“火星上的洞穴是一个危险的星球上的安全地点，是用于研究的一个理想避护所。”同时还是新墨西哥州矿业技术研究院洞穴研究系主任的波斯顿说：“洞穴可以成为人类文明在火星上延伸的基础。”

与波斯顿一起参加这次火星研讨会的研究人员目前正在进行地球上相关洞穴的实验，以便为人类在火星上找到可以居住、进行农业生产以及实施科学研究的试点模型。这一项目最初的一项实验就是测试火星上的空气是否可以被改造为人类能够呼吸的空气，火星上的大气非常稀薄，而且较之地球上的大气氩含量更高。

在实验中由氧气、氩气以及其他气体组成的混和气体被注入一个装有两只蟋蟀的容器当中，这两只昆虫似乎并没有因为上述气体的注入而受到影响。类似的实验也在被装入密封在笼中的老鼠身上进行，这一次氨气似乎也没有对老鼠的健康产生任何短时间的影响。

但是，科学家表示，在利用人类进行实验之前他们仍然无法确定氩气是否对人类健康会产生影响。在随后进行的一项实验当中，科学家在位于美国俄勒冈州中部的一个火山熔岩管中为两只老鼠创造了一个小环境，这一小环境与研究人员预计在火星上能够找到的洞穴的环境类似。

装满水的盘子被锲入到小环境的墙壁之间，两种水栖植物浮萍和水蕨在水面飘浮，以太阳板为电能发出荧光的灯被安装在洞穴外面，为洞穴提供植物生长所需的光。研究人员古斯・弗雷德里克表示，老鼠在新陈代谢中会呼出二氧化碳，上述植物则利用光合作用将二氧化碳转换成氧气。在洞穴里生活了两天之后，老鼠被放出来时依然健康，但因为植物并没有释放出足够的氧气而有些呼吸短促。

2003年9月进行的一项实验包括更多的植物以及一种可以控制湿度的设备。研究人员的设想是，在老鼠居住的小环境中注入与届时人类登上火星后将呼吸的气体类似的一种混和气体，在随后的实验中，老鼠还将吃掉小环境中的浮萍。

弗雷德里克称浮萍是一种理想的火星食物，因为这一植物每克含有的蛋白质较之大豆更多，而且可以在一天之内体积就增加一倍。波斯顿表示，虽然相关的老鼠实验尚未结束，但研究人员已经为人类设计出了一个活动范围更大的生物圈，这个生物圈由用于制造热气球的材料的相同种类的塑料和尼龙制成。

研究人员称，火星“殖民者”将给上述计划置于洞穴中间的生物圈充气，洞穴外面的太阳能板将提供能量，一个密封舱将使得人类可以出入洞穴。2003年11月，研究人员在在位于新墨西哥州卡尔斯巴德地区的一个洞穴中进行了上述实验，然后他们还计划在附近的另一个洞穴中进行更多的实验，这一洞穴中将注入不宜呼吸的气体，研究人员身着太空服保护自己。波斯顿说：“火星已经不再是太空中的一个遥不可及的星球，而将成为人类新的居住地点，整个太阳系都在向我们招手。”