火星是太阳系八大行星之一，也是距离太阳第四近的行星。由于火星的昼夜交替和季节变化与地球非常相似，且表面温度、物理环境等条件均优于其他行星，因此人们对火星探索和未来火星移民逐渐产生了浓厚兴趣。2004年，美国总统乔治·布什曾提出将人类移民火星作为宇宙空间探索的终极目标。2020年9月，美国宇宙探索技术公司（SpaceX）的创始人埃隆·马斯克（见图1）也表示，预计在2024年送出第一批火星移民，并计划在2050年建成一个自给自足的火星城市。

图1 埃隆·马斯克及其SpaceX研发的“龙飞船”（图片来自网络）

随着21世纪我国深空探测技术的迅猛发展，火星探测任务也正如火如荼地开展。2016年，中国启动了首次火星探测任务。2020年7月23日，“天问一号”探测器（见图2）被成功送入既定轨道。“天问”来自我国伟大诗人屈原的长诗《天问》，该命名象征着中国探索宇宙行星世界的决心。“天问”系列并不仅仅是我国火星任务的名称，而是我国接下来行星探测任务共有的名称。

图2 “天问一号”图片（来源：央视新闻客户端）

2021年2月5日20时，“天问一号”探测器顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正。并且，国家航天局同步公布了“天问一号”此前在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像，见图3。

图3 “天问一号”传回我国首幅火星图像（来源：中国国家航天局）

截至2021年2月10日零点，阿联酋首个火星探测器“希望号”成功进入火星轨道，标志着阿联酋成为继美国、俄罗斯(苏联)、欧洲和印度之后，历史上第5个到达这颗红色星球的国家(地区)。截至2021年2月10日0:20，“天问一号”距离火星仅有19万公里。2月10日19:52，中国“天问一号”探测器实施近火捕获制动，随后顺利进入环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星（见图4）。后续“天问一号”将进行多次轨道调整，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆。此外，美国的“毅力号”探测器预计在2021年2月18-19日到达火星。

图4 “天问一号”顺利进入环火轨道（来源：央视新闻）

随着各国火星探测工作突飞猛进的发展，在火星上进行基础设施建设是否可行、如何在火星上进行基础设施建设、存在哪些挑战和难点？这些话题将逐步引起公众的兴趣，也更加会成为世界各国工程领域科研工作者角逐高低的技术前沿。以上问题将在本团队最新发表的论文《火星基础设施建设原位资源利用综述》进行初步探讨。本文将基于人类火星探测任务历程与系列探测成果，系统综述了可进一步用于基础设施建设的火星原位资源，并结合现代施工技术，提出了包括3D打印，无人施工等可行的火星就地基础设施建设手段。同时列举了火星能源探索的最新进展，并提出了可能的火星原位能源开发策略。结合火星的极端环境条件，提出对建筑材料的基本要求及未来的研究机遇与挑战。

火星基建将是一个系统性工程，需要跨学科跨领域密切合作，囿于笔者学识，难以一一尽述。本文旨在抛砖引玉，引起工程领域同仁的研究兴趣，为我国的火星探测计划与未来火星原位资源开发利用添砖加瓦。

本文即将发表于期刊 International Journal of Transportation Science and Technology (IJTST，ISSN 2046-0430)，该期刊由同济大学主办，主要为交通运输工程一级学科服务的国际学术期刊。论文全文的中、英文版本下载链接如下，欢迎感兴趣的读者阅读、批评和指正！

相关附件，未经许可，禁止转载！

火星基础设施建设原位资源利用综述_同济大学_李辉. pdf

In-situ Resources for Infrastructure Construction on Mars: A Review_Tongji University_Li Hui. pdf

撰稿：刘佳雯  

指导老师：李  辉，陆海珠，汤奇荣

排版：贾  明