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1947年10月，由查理·“查克”·叶格（Charles“Chuck”Yeager）上尉驾驶的火箭引擎飞机“迷人的葛兰妮号”（Glamorous Glennis）划破天际。这次飞行标志着第一批现代航天领域工作者取得了成功，这些工作者包括科学家、工程师、技术人员、管理人员、飞行员和“平凡”的工人。从某种意义上讲他们是如此的平凡，因为他们在工具和机器方面的技能可以在任何制造厂中得到应用。但他们又是如此的非凡，因为他们的工作质量会带来反差极大的后果：成功或是惨剧，生或死。
在所有太空计划中，成就最高的无疑是阿波罗登月计划。仿佛全人类都跳进了时空机器然后瞥见了未来。从1961年肯尼迪总统发起动议，到1969年首次登月，数以千计的科学家、工程师、技术人员、管理人员、飞行员和非凡的工人付出了巨大的努力来完成这一壮举。超过30万名技术人员在8年间献身于登月计划并且最终成功将尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）和巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）送上了月球表面。 1
然而，登月计划不只是一项技术上的成就。美国国家航空航天局（NASA）及其宇航员们激励了一代又一代的人投身于能够改变和提升我们生活的职业当中。他们通过阿波罗登月计划，发展出了各种新技术并展开了无数的新探索，让我们有了更强烈的动力向前进发。他们的创新提高了人类探索太空的能力，也创造了更多的航空航天就业机会。许多受登月计划激励的人为本书的创作做出了贡献，他们希望他们对太空的探索能够具有感染力。
但是，单靠灵感无法让我们登上月球和火星，这些活动都需要资金。在阿波罗计划之后，美国政府决定削减星际探索的资金，转而将其用于地球上的事务。我们并没能冲进太空，反而是艰难地在这条道路上前行。
在阿波罗计划之后，太空计划的规模逐步缩小，最后只剩下了天空实验室（Skylab）、阿波罗-联盟测试计划（Apollo-Soyuz）和航天飞机。幸运的是，我们从来没有完全放弃过太空。国际空间站（ISS）仍在运行和维护，材料加工和生命科学方面的实验也依然在进行着。虽然航天飞机计划结束了，但俄罗斯仍然不断地将宇航员送进国际空间站，美国的私营太空运输公司也开始接替航天飞机，中国也派出了“玉兔二号”月球车前往月球背面执行探索任务。
几十年前，如果美国没有放弃对太空的探索，没有终止对长期计划的支持，我们现在可能已经登上火星了。但本书想表达的并不是对过去的遗憾，而是对未来的期望。我们现在真的在前往火星的路上，这需要大量的人才和浓厚的兴趣才能实现。我们需要新一代的人去想象各种可能性并因此而创新。
抛开其他国家不提，单纯说美国，可以说所有的延误和不足都不是美国国家航空航天局造成的。美国从来就没有实行过太空领域相关的前沿政策——美国国家航空航天局也只能在政府的授权之下行事。阿波罗计划只是追求在20世纪60年代结束前，比苏联更早实现“让一个人登上月球并安全返回地球”的目标，仅此而已。在这之后，美国政府面临着越南战争和水门事件丑闻的问题，只得将太空计划置于次要地位。
实际上，在“阿波罗11号”登陆月球表面的两年前，美国的太空计划就开始走下坡路了。在著名的登月竞赛期间，华盛顿的许多政客内心都充满担忧。美国政客们认为，如果苏联人先抵达月球，他们可能就会将整个月球视为己物，并在其上建立一个可能威胁地球的军事基地。
林登·约翰逊（Lyndon B.Johnson）政府的成员提出了一项条约，禁止任何国家将月球以及任何天体据为己有和进行军事化，并将条约提交给了联合国。
这就是《关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外层空间活动所应遵守原则的条约》（ Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Space, Including the Moon and Other Celestial Bodies ），简称《外空条约》（ Outer Space Treaty ）；其中规定了月球和其他行星、小行星可被用于和平目的，但是任何国家都不能拥有这些天体的所有权。
在1967年，美国签署了该条约，紧接着签署条约的是苏联。到2019年6月为止，一共有109个国家加入了该条约。在1967年10月条约生效之前，全世界都担忧会有某一个国家独霸月球或者其他天体，这份条约让人们终于松了口气。[1966年该条约成型，同年派拉蒙推出了《星际迷航：原初系列》（ Star Trek：The Original Series ）电视剧以及其中以和平为导向的“星际联邦”，这可能并非巧合。]
但是，林登·约翰逊政府决定牺牲太空计划，将联邦预算投入另外两个用途之中：“伟大社会”（Great Society）和越南战争。
尼克松政府时期，“阿波罗11号”终于登上了月球。从公关角度来看，尼克松别无选择。肯尼迪总统向自己的美国同胞们做出了令人振奋的承诺，也因此一直深受爱戴。当时的美国深陷越南战争的泥潭，美国人民也生活在冷战带来的阴霾之下。美国需要登月计划的胜利来重建统一且积极的社会氛围。
在6次航天飞行后，天空实验室于1973年建成。“阿波罗20号”的发射计划于1970年1月被取消，而原本作为其运载工具的“土星5号”（Saturn V）火箭的第三级箭体被改造为空间站主体。由于预算缩减，“阿波罗18号”和“阿波罗19号”都于1970年9月被取消。
“阿波罗11号”成功登上月球，激发了人们的想象。许多提案浮出水面，美国国家航空航天局也确实表现出了兴趣。多个版本的阿波罗应用计划映入了美国国家航空航天局的眼帘。在首次登月后，一份名为《太空任务组报告——1969》（ Report of the Space Task Group—1969 ）的文件引发了大量的讨论。
发布该报告是为了争取到更进一步探索太空的机会，包括进军火星，但尼克松对此并不感兴趣。
还有人想使用阿波罗计划的硬件设施（“土星号”火箭、登月舱的高级版本以及月球车）向月球发射太空基地并最终让6位宇航员在其中生活6个月，即阿波罗应用计划，但尼克松还是不感兴趣。他并不想取消太空计划，但他确实不愿意将联邦预算优先投入太空计划当中。这使得太空计划的资金变得更拮据。之前提出的阿波罗应用计划最终催生出天空实验室和阿波罗-联盟测试计划。
有更大抱负的太空任务组提案最终确实催生出航天飞机以及之后的国际空间站，但并非按原提案执行。尼克松同意了航天飞机计划，这也是继肯尼迪登月计划后属于他自己的计划。然后是1984年罗纳德·里根（Ronald Reagan）总统下令建造空间站，之后又过了20年空间站才能支持宇航员长期驻留。
按照最优的“后阿波罗计划”提案的设想，美国将会建造一架更大的航天飞机。这架航天飞机完全可以重复使用，它将包含两级火箭，二级火箭进入近地轨道（Low Earth Orbit, LEO）而一级助推火箭则自己返回地球。接下来的一步就是空间站，这个预想中的太空站比现在的国际空间站更大；它不仅可以用作中转站，人们在上面也会进行材料加工、生命科学和天文学研究的实验，最终可以容纳50人。这个空间站作为中转站的功能则是将宇航员转入另一艘飞船前往月球轨道空间站。到达月球轨道空间站后，宇航员登上另一艘飞船登上月球表面，最终到达月面居住设施。整个计划可以切分为多个部分，全部由美国国家航空航天局完成：同时建造一架航天飞机、两个空间站、多个登月飞船和一个月球基地。
还有一个名为“阿波罗X”的阿波罗应用计划。其实这个计划很简单，用“土星5号”将居住设施送达月面，然后由阿波罗载人飞船利用先进登月舱将宇航员直接送往月球。每隔6个月将一辆月球车送往居住设施。最终，将有6位宇航员驻扎。居住设施还有其他的用途，比如为宇航员搭乘载人飞船飞越金星做准备。
无论选择两者中的哪个计划，上述的工作都将在20世纪70年代完成；到了20世纪80年代，我们可能已经到达火星了。
是有其他原因导致这些计划被推迟了吗？如果尼克松对太空更加有野心，并且在1969年支持了太空任务组或是阿波罗应用计划，会发生什么呢？我们现在会在太空中走得更远吗？我们也许会有这样的假想。但是，阿拉斯泰尔在2012年的国际太空开发会议和一位专家交流了一下，不久后又与空间前沿基金会的瑞克·汤姆林森（Rick Tumlinson）交流过，最后得出了结论：除了政治因素以外，还有其他多方面因素阻碍了探索火星的计划。
不管是1969年的太空任务组还是阿波罗应用计划，就算按照原定计划执行，也有相当的可能性会失败，尤其是太空任务组的提案。有以下两点原因：第一，在“阿波罗17号”的飞行结束后，公众对太空探索失去了兴趣；第二，这两个项目的成本将是令人瞠目结舌的，美国审计总署和民众将不会支持这种面向未来的劳民伤财的项目。
先从航天飞机说起吧。按照原定计划，航天飞机将是现有航天飞机的两倍大。为此，美国国家航空航天局向美国审计总署申请了100亿美元的经费。美国审计总署最后答应了拨款50亿美元，所以我们有了现在的航天飞机。
原来拟定建造的空间站或空间中转站，会比国际空间站大得多，能支持50位宇航员驻扎，也将花多得多的钱。还记得当年国际空间站原本的预算是80亿美元，但最后逐步上升到1000亿美元吗？不同的部件由不同的公司制造，但是随着成本高启，美国国家航空航天局不得不改变计划，来让更多国家加入该项目——其间，美国国会不断缩减预算，推迟完成工期。对于原来拟定建造的中转站而言，它所遇到的生产、发射和组装问题会和国际空间站一样棘手，甚至可能更加麻烦（别忘了还有月球空间站和两艘登月飞船，等等）。
至于月球基地，假设我们真能走到那一步，那么资金就会像倒进了无底洞一样，登月飞船和基地部件的成本会越来越高，并且会由不同的公司制造，因为人人都想从中分一杯羹。如果建成了，将有多少宇航员驻扎，他们又会进行什么样的工作呢？如果要容纳6～12人，政府会无限期地支持下去吗？如果支持的话，联邦预算中的资金就会继续投入这项事业中，而且成本会逐年增加。然后国会将开始削减资金，并且会把这个基地和其他联邦计划放在一起进行严肃的辩论。国会不会容忍这项计划，美国的纳税人也不会。
最有可能的是，无论选择哪种方案，都早就会被国会或者尼克松之后的总统取消掉。即便辩论结果是拨款支持一个小型月球基地，这份资金最后也会枯竭。也别忘了发射成本，尤其是“土星5号”，它当时是最好的重型运载火箭，非常贵。火箭的一些零件甚至是手工制作的。一枚“土星5号”火箭的建造和发射成本加在一起，放在2020年会是15亿美元。阿波罗计划开始后，政府又能为其他充满野心的项目投入多少资金呢？
成本很重要，无论是美国政府还是美国人民，都无法长期容忍高成本投入。开支被缩减后，私营企业也就不会在20世纪70年代介入这个领域。试问：你是否会把自己公司的资金投入到无法赢利的项目中？所以才会有今天的局面。换言之，就算实行这两个计划，也不会带来任何区别。
实际上，现在近地轨道正被私营企业接手。国际空间站得到了各国的支持，各国政府资助的飞船仍在被派往空间站，但是私营太空运输系统最终将催生出用于旅游和其他用途的私营空间站。近地轨道很快就会被不同的企业挤满。
接着是月球轨道和拉格朗日点（LaGrange points），从L1和L2点开始，然后是近地小行星。这时候，我们会希望停下脚步开始建造基础设施。人类可能在各种基础设施完工前就前往火星，但在那之前在火星上长期停留将是个愚蠢的决定。
我们应该重新构建太空行动的管理方式。首先，其中许多职能应该由其他政府部门和私营企业接手。也就是说，气象卫星的运行应该转交给美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration），所有近地轨道的运输都应该交给私营企业。
美国国家航空航天局和政府的职能最终应该如下：
●长期研究，尤其是私企无法独立承担的基础性研究；
●非营利性质的研究；
●深空探索；
●由美国国家航空航天局在不交出控制权的情况下出租太空。
开放太空前沿，依靠高薪和劳动保障来培养大量太空工作者。这其中涉及的以下三个实体应当是平等的合作伙伴的关系而非有高低主次之分：
●政府；
●私人企业；
●专业组织，包括劳工团体。
政府的角色是催化剂、啦啦队长、立法者、执法者以及和平的守护者。
许多人，包括科学家和政治家，都在争论有关太空的愿景。一些人认为机器人可以更好地进行行星探索。其他人认为探索月球是一条死胡同；他们认为如果我们在月球上定居，我们将永远不会冒险前往火星和其他行星，而阿波罗计划已经成功让我们登月了。
这些人并没有抓住重点！如果我们探索月球并在其上定居，然后利用其上的资源——这局面肯定会出现，那我们也一定会前往火星、小行星和更遥远的世界。我们人类是天生的探险家，在月球上立足后，我们肯定会想要在太空中进一步拓展。对于欣赏“世界就是我们的教室”（schola munda est）这句格言的人来说，每当人类和机器人向地球外迈出脚步时，他们的教室都会变得更大。
我们将通过建立定居点和开发月球资源来建立我们的第一个地外文明，我们将从近地小行星上开采资源。随着月球定居点的发展，越来越多的人将移居月球。他们中的许多人拥有驾驶、修路、烹饪等日常技能，唯一不同的是，他们希望在地外环境下工作。
现在已经有关于绕过月球直接前往火星的讨论了。正反方的论据是其他书的主题：本书只会简单涉及一下这些内容。如果读者愿意的话，我们将通过缓慢但稳定的方法带您去求职。通过有关工业、大学和政府项目的故事，我们可以了解地球、近地轨道和附近天体（比如月球）上的太空职业。我们会有建设前往月球的基础设施的想法，目的是建立定居点然后前往火星。
第一步是在地球轨道上建立一个空间站，其唯一目的就是将人员和设备从地球轨道转移到月球。现有的国际空间站不足以完成这项工作，因为它本就是多用途的，成本太高，人员和物资的转移会干扰到目前的运作。在本书的后面，我们将单独介绍中转站和月球运输系统的组成部分。
在月球上建造基地的过程应当是简单且廉价的，而且应该从派驻6～12人的考察队开始——工作繁重且会感到孤独，但可能是高薪的工作。然后，我们将其扩展为一个涉及更多人的更复杂的系统。基地最开始会更具有实验性质，在上面建造居住设施并生产食物。为了让这样的基地能够运作，最开始会有实验室，来分析和试验月球资源：土壤、岩石、冰和矿物。
我们将遵从原位资源利用这一概念，即利用月球资源，在月球表面生产建筑材料来扩展居住设施，并开发新产品进行销售赢利。因为月球的重力只有地球的六分之一，这会使成品更加纯净，因为在这种环境下各种元素更容易混合在一起。
然后，通过对原位资源利用这一概念的贯彻执行，月球经济将会得到发展。这时候，商业和学术（大学）等私营部门都会希望更多地参与进来。一旦月球资源可供利用，利益近在眼前，商业实体就会有更强的投资动力。
再然后，月球定居点将会拓展出更多的居住设施、实验室和制造设施，这些都将由私营部门掏腰包，但也会由各国政府补贴，至少最开始的一段时间内会是这样的。当盈利足够多时，这些定居点将有能力自己进行拓展。基地进化为定居地，最后演变为资金和技术上都完全自给的城市。
除了在月球上建立社会，近地小行星也将被开采，为地球和太空居住设施提供所需的原料。实际上，现在的公司正在提议用机器人开采小行星。他们最终的成果将与我们在月球上所做的事情相辅相成。
开采小行星和在月球定居采矿可以同时进行。从天体中提取和加工资源可能是第一个与探索太空相关的可实现盈利的行业，也有助于月球定居点迈出第一步。
是的，在这本书中，我们正在放眼于火星。无论是技术人士还是非技术人士，无论是拥有博士学位还是拥有高中学历的人，都能得到令人兴奋且有利可图的机会。而这机会就是我们在迈向火星的过程中所进行的无数活动所带来的。