第一章航空航天（3）
火星的火山
現正在圍繞火星運轉的歐洲“火星快車”探測器拍攝到火星奧林匹克山頂一幅高質量彩色照片，該山是太陽係中最高的火山。從照片中可以看到複雜的火山口，火山口深3千米，其橫截麵約為80千米。火山擁有幾個塌陷處，彼此又部分重疊，都是在火山各次噴發時形成的。看來，這火山噴發是在很早很早以前發生的，因為那時在火星上曾經曆火山活動時期。
第一位火星移民
來自地球上的第一位火星移民也許不是人類，而是植物。美國宇航局打算在2007年發射“偵察員”飛船，把帶有水母發光基因的擬南芥送到火星上去。
之所以選擇擬南芥做試驗，是因為它有三個優點：它的株身較矮，可放在較小的暖房裏；它的生命周期不長，隻有六個星期；它的全部基因組已經破譯。(基於同樣理由，國際空間站的“獨立試驗”也用它來研究植物對微重力的反應。)
火星定居不是夢
在過去100年裏，有太多東西改變了我們的生活，在未來100年中，我們的生活無疑會改變更多。人類實現了登月的夢想後，更大的目標就是載人火星飛行，踏上火星之時，更長遠的計劃是改造火星環境，使之成為適合人類居住的第二個地球。科學家們堅信，人類最快可以在10年內踏上火星。
能在火星上種植樹木是火星變得適合人類居住最重要的條件，這樣在以後的數萬年間，大量的樹木就可以為火星大氣提供足夠的氧氣，使登上火星的人類可以自由地呼吸。但就火星目前的情況，地球上的微生物在火星上仍無法得到足夠的氮維持生命，因為氮元素是植物進行光合作用的主要元素，對於植物的生長具有至關重要的作用。
科研人員認識到，在火星解凍的過程中可以將地球上的微生物及植物帶上火星，預計火星表麵將在未來100年之內解凍，整個火星星體解凍的時間可能需要大約700年。
火星與地球的相似之處
關於火星人、火星生命等激動人心的問題已經爭論了近一個世紀。因為自從望遠鏡發明以後，由於多種特性與地球相似，火星一直被譽為第二個地球。
火星的運行確實與地球有著相似之處，它繞太陽一圈的周期為687天，而它的自轉周期僅比地球長41分，更令人驚訝的是它的自轉軸傾角也隻比地球的大32分。因此，火星上不僅有類似地球上的季節之分，還能明顯區分出“五帶”，即熱帶、南北溫帶和寒帶。火星的平均溫度與地球相差也不大，赤道地區的晝夜溫度在20度到－80度之間，而最寒冷的極區的溫度變化於－70度到－140度。此外，火星上還有定量的大氣、白皚皚的極冠，且隨季節變化大小範圍有明顯的變化。由此可見，當人類著手為自己尋找另一個理想家園時，對火星寄予深切希望是順理成章的事。
火星地貌
火星表麵十分荒涼，從望遠鏡中看到的明亮呈橘黃色的區域是它的“大陸”，那裏到處是黃、紅色的沙丘和怪石，火星的南、北半球有很明顯的區別，北半球比較平坦，間或有些死火山，平均比南半球低4千米，而南半球則有比較多的大大小小的環形山，山邊緣的坡度也比較平緩，脊棱也受過某種“風化”作用。從大小比例來看，火星上的環形山除了起源於隕星外，還有不少是火山活動的結果。100多年前所謂“火星運河”其實就是這些環形山及其陰影造成的錯覺。
火星上確有奇特的“河床”，這些幹涸的河床縱橫交錯，似乎主流和支流相連，達幾千條之多，多數人認為是由於過去火星在早期的活動時代，火山噴出來的巨大熔岩造成的，但也有人認為不能排除這可能是真的河流遺跡。盡管火星上目前沒有液態水，但在火星形成早期，可能有較高的溫度，完全有可能形成大量的液態水，造成真正的大江巨川。
籌建火星空間站
美國航宇局（ＮＡＳＡ）近日製定的一項探索火星的長期計劃顯示，ＮＡＳＡ將在未來10年間完成6次重大的火星探索行動，其間，意大利和法國的航空部門也將參與這些行動。
與此同時，俄羅期“能源”火箭航天公司專家計劃，在火星軌道上建造一座便於人類長期研究開發火星的空間站，並打算在條件成熟時吸引多國參與該計劃的實施。
專家們已設計出了火星空間站的原型，這座未來的空間站重約400噸，由多個艙體對接而成，可容納10名宇航員長期工作。空間站艙體由前向後依次為：氣密過度艙、氣壓艙、科研艙、兩個居住艙、兩個過度艙、健身醫療艙和聯動機件艙。
空間站各組件將由超大推力“能源”型火箭分批送入地球軌道，並在那裏完成組裝。再由空間站上的數百個蜂窩狀小型電動噴氣發動機產生動力，最終使空間站遠征火星。預計，空間站建設工期長達10年，所需資金約為100億美元。
太空醫學研究
目前，太空醫學研究的內容包括細胞組織工程、器官移植、再生醫學和病理研究。太空環境為醫學研究提供了難得的條件。比如，一種寄生在草莓中的環孢寄生蟲常常引起嚴重的胃腸道疾病，也是造成新生兒脫水死亡的重要原因之一，在地麵環境中還沒有誰能在實驗室的培養基中培養出這種寄生蟲。最近，研究人員在太空中采用新方法培養出了這種寄生蟲，為防治該種疾病提供了新線索。
太空中病毒生長迅速，能為研究人員提供一個全麵觀察艾滋病病毒的機會。近年來，美國研究人員已經利用空間站的生物反應器培養出了艾滋病病毒。
無論是寄生蟲還是微生物，在太空的失重環境中都能快速生長，這不僅為開發新藥提供了條件，而且為認識疾病病理創造了條件。比如，美國研究人員把癌細胞放到太空中進行研究，結果發現結腸癌細胞的直徑居然可以長到10毫米大，其體積是地麵實驗室培養出來的結腸癌細胞的30倍。這項研究證明失重環境有利於組織和細胞的生長，這不僅為觀察腫瘤生長提供了條件，而且為製造抑製腫瘤生長的藥物和治療癌症提供了線索。
太空育種
在太空生物技術中，目前研究得最多的是太空育種。美國研究人員於2002年把大豆帶到太空，獲得了誘導突變的良種，現在正在進一步分析其中的蛋白質、脂肪、碳水化合物和其他成分的含量。如果能獲得成功，這將是繼轉基因大豆後的另一種培育育種大豆的方法。
我國的太空育種從1987年開始，現在通過國家品種審定的已經有18個。太空育種的機理是，太空中具有失重、高真空、宇宙高能粒子輻射、宇宙磁場的綜合作用，能使植物ＤＮＡ鏈條發生斷裂或重組，基因組發生易位，產生新的突變體。當然，這種突變是隨機的，可以像選種一樣挑選那些產生了較好變異的品種。現在，我國經過太空育種的作物有50多個品種，其中有的已經大麵積推廣。
太空生物材料
人一到30歲以後，骨質就開始丟失，嚴重的患者會出現骨質疏鬆症。據統計，我國現有40歲以上人群骨質疏鬆症的發病率為161％，而60歲以上老人的發病率則為226％，80歲以上老人的發病率為50％。
那麼，有沒有辦法延緩骨質的丟失過程呢？研究人員利用太空生物醫學的研究表明，在失重環境下，導致骨質丟失更為迅速，因此生物在太空中丟失骨質的原理特別典型。研究人員正在利用太空生命科學作為實驗基礎，研製治療骨質疏鬆症的藥物。