随着世界人口不斷增加，地球資源的不斷開采，我們越來越需要一個新的家園，來緩解地球可能将要面對的沉重負擔。火星無疑是最佳的選擇，但是，想要在火星上定居，我們要解決的問題還有很多……

（圖片說明：馬斯克構想的火星α基地）

幾乎可以肯定，火星已經被選定為人類的下一站。科技狂人馬斯克甚至放出豪言，要讓100萬人在2050年時登陸火星。

當然，我們也不可能一開始就将這麼多人送上火星，而是要經曆一個漫長的發展過程。根據NASA的計劃，他們将在2033年首次送宇航員登上火星。不過，這也隻是進行人類第一次載人登陸火星的探索任務，距離定居還有很多工作需要做。

不過，總有一天，會有一批人類的先驅，在火星上建立第一處人類的家園。在第二批人類登陸火星之前，他們不得不想方設法自給自足，形成一套穩定的生活流程和習慣，打造一片世外桃源。

可是，人們對于殖民火星的可行性始終抱着不同的态度。有人認為2050年殖民火星過于誇張，但有人也相信這是必然。當我們認真分析他們的證據時，竟然發現都有道理……

波爾多高等理工學院Jean-Marc Salotti教授，最近在《自然·科學報告》上發表了一篇題為《在另一個星球上生存的最少定居者人數》的文章，提出了一個驚人的言論：我們對于殖民火星的想法，可能過于樂觀了！

（圖片說明：NASA火星偵察軌道飛行器上的HiRISE相機拍攝到的火星隕石坑，周圍白色的是水冰，未來登陸火星的人類或許在極大程度上需要依賴火星僅有的一點水資源來生存）

在過往的研究中，其他科學家通常都是從人類組織、所需設備、獲取星球資源、必備技能等方面來思考這個問題。Salotti指出，随着這些問題都被讨論過許多次了，但仍然有許多變數是我們無法預計的。

為了滿足前面那些問題，以往的科學工作者都預期第一批定居火星的人類數量會非常大。馬斯克的SpaceX公司甚至正在開發Starships飛船，希望能夠每一艘都搭載100人前往火星，甚至在未來建立一個艦隊。

（圖片說明：SpaceX甚至設想了Starships在木衛二上登陸的場景）

對此，Salotti表示非常懷疑：“這是樂觀估計了自己的實力，可重複使用的火箭仍然有很大的不确定性，而且航天器在登陸火星後重新起飛恐怕會非常困難，或許需要幾十年的時間。”

除此之外，還有很多問題同樣充滿了不安定的因素。比如以往研究人員提出的就地取材模式，如從火星大氣層中提取可用氣體、從土壤中提取礦物質、利用當地資源煉鐵、合成化合物或者制造玻璃等等。這些都讓Salotti非常懷疑，他認為：就算這些項目可以實現，我們也不得不考慮其複雜程度，以及當地資源的數量。

總的來說，殖民火星絕不是上嘴皮碰下嘴皮那麼簡單，我們還有很多問題需要解決。但是，我們也不必過于悲觀，因為以往的思考可能隻是偏離了方向，但未必完全錯誤。

Salotti認為，上面提到的問題，并不是證明我們不可能殖民到其他星球，而是提醒我們要審視一下怎樣的殖民才最高效。以往的研究都認為：決定第一批火星居民生存時間的，将是他們的“起點”。簡單來說，就是為他們做好一切準備，各種工具、補給等。

但是Salotti意識到：這些“起跑線”上的因素遠沒有想象中的那麼重要。針對自己的觀點，他提出了兩點理由：第一，由于航天器的運輸成本極高，所以我們很難準備到萬全；其次，任何工具都有其壽命，等到工具報廢了該如何生存？另外，他還有第三個理由，雖然沒有羅列，但是我幫他總結了一下：萬一由于某種因素導緻地球無法向火星運輸補給，那麼火星上的人該如何生存？

因此，“授人以魚不如授人以漁”，與其讓第一批火星居民“生于憂患，死于安樂”，不如把重點從起跑線轉移到如何讓他們自給自足上來。而這，正是Salotti本篇論文的重點。

他認為：假設有一些人成功登陸到某一顆星球準備定居，那麼決定這些人生存能力的因素主要有兩個方面：

1. 當地資源的可利用性。這裡說的資源包括水、氧氣以及各種化學物質，而且不僅僅是可以利用那麼簡單，還必須要盡量降低開采的難度和成本；
2. 生産能力。不僅僅要生産足夠的生存的必需品，還要有自己生産工具的能力。

所有這些方面，都依賴于一個相對複雜的社會組織。

如果有一個人生活在火星上，他不得不為了自己的生存完成所有必要的工作。比如，他必須建立和維護專門的設備，來獲取飲用水、氧氣以及電力。如果每一天都要為這些事忙得焦頭爛額，顯然他的負擔會非常巨大。

因此，如果有更多的人，和他一起分工合作，由極少數的人專項完成這個任務，制造出來的資源供集體使用。當人們都各司其職，工作效率将會大大提高。因此，Salotti始終堅信，即使是第一批居住在火星上的人類，不管規模多小，建立這樣的共享機制是非常必要的。為此，他提出了共享因數的概念。

Salotti指出：我們可以通過一系列不同的函數計算出共享因數，估算出單位時間工作能力與單位時間工作量需求之間的關系。這個公式非常複雜，我們就不過多介紹了。什麼？你覺得你能看懂？好吧，公式給你，拿去不謝~

好了，咱們不妨直接享用他的成果，那就是他最後簡化出來的曲線。

如下圖所示，藍色線為單位時間工作量需求，黃色線為單位時間工作能力，縱坐标為時間，橫坐标為初始人數。可以清楚地看到，當初始人數達到110的時候，藍線則會降到黃線以下，這意味着：隻要有110人，火星上的第一批居民就可以自給自足了。

（圖片說明：Salotti構建的模型曲線）

當然，共享因數本身也是受到一些因素影響的，比如需求、所在的星球（實際上他讨論了所有星球的共享因數，這個曲線隻是火星的例子）等等。他總結了一下，第一批火星居民需要通過共享模式獲得的生存必需品有5種：

• 所在地的生态系統，如水資源、大氣成分、地面結構等；
• 能源生産；
• 産業系統；
• 建築；
• 人為因素及社會活動，包括教育、娛樂等方面。

（圖片說明：Salotti總結的影響共享因數的5大因素）

在總結了5大因素之後，Salotti針對火星進行了專門的模型構建，告訴我們第一批生存在火星的人類需要面對什麼樣的生存環境。

如果火星上的先驅者們可以輕松地獲得地球的補給，這對于我們來說沒有任何科研的意義，也無法為最壞的情況做好充足的準備。因此，Salotti首先進行了一個假設：那就是出于某種不可控的因素，地球上的物資無法再運輸到火星。這意味着從此以後，火星上的先驅者們一切隻能靠自己。

好在，此前已經有太多人思考過火星上的生活了。從生命支持系統，到農業生産，再到工業發展等各個方面，不論是期刊還是書籍，都有大量研究人員的科學結論。同時，Salotti也參考了一些科學愛好者中比較認真的方案，比如火星協會舉辦過的征集可行的火星生存方案的比賽等等。

總的來說，Salotti以時間為基礎來尋找問題的答案。就像上面說的那樣，110人将是一個比較合理的數字。少于110人，生活結構可能就不會這麼合理；如果人數進一步增加，那麼日常消耗也會增加。

他估算了1個人生活在火星和110人在火星上以共享的方式生活兩種情況下，平均每個人在不同項目上消耗的時間。如果是一個人獨自作戰，他的一半時間都要完成滿足自己生存需求的所有工業活動；如果是110人的組織，他們将有一半的時間用于醫療、文化、育兒等人文活動。

（圖片說明：1人vs110人生活在火星上的時間分配圖）

顯然，一個人把所有精力用在簡單的生存活動上是不合理的。當人數達到110人時，一個人的時間分配就會變得相對合理，生活也更容易。這就是Salotti的結論。

Salotti指出：他的這個估算也不是完全精确的，因為其中涉及了很多的不确定因素和假設，這是不可避免的，因為我們對于火星的了解還相當有限。不過，這并不影響其實用性，因為我們可以在此基礎上添磚加瓦，完善模型。

（圖片說明：人類定居火星假想圖）

總之，幾乎可以确定，人類早晚有一天要在火星上生活。在殖民之前，我們必須有一套理論來指導。也許是Salotti的模型，也許是其他某個科學家的理論，隻要能夠指導我們在火星上的生活，就可以成為我們殖民的工具。

人類走出地球，前往太陽系各個角落的步伐不會被阻擋。不過，這一步到底走得踏實不踏實，就要看科學家的工作是否完善了。畢竟，誰也不想在登陸火星的時候，隻是被當做一堆炮灰。