前言

激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质的青少年对于我国实施科教兴国战略具有重要意义。

航天技术的发展产生了大量的技术突破，拓宽了科技研究的前沿领域。同时，许多技术也应用于日常生活，给人们带来诸多益处。中国航天事业起步虽然较晚，但是进展迅速。我国航天事业的蓬勃发展引起了国人的广泛关注，尤其是吸引了众多青少年的兴趣。“天宫课堂”的成功证明航天科技虽然高深，但是其中有很多知识也可以为青少年所理解，而且航天科技需要应用到众多学科的知识，这非常适合青少年的科学教育。

本书以向青少年传播科学知识，培养科学兴趣、动手能力、观察能力、思考能力为目的，通过一位中国小学生——小凯从参加火星训练营直到登陆火星、在火星基地学习和生活的故事，介绍了航空航天、天文、人类探索火星的历史、物理、化学、生物、生态科学、生命科学、现代农业、材料科学、能源科学、地质科学、物联网、智慧城市、计算机科学、机器人、3D打印、建筑、环境、人体科学、中医等多个领域的科学内容。

本书分为六章，共 56 节。第一章地球生命“朋友圈”。地球是目前宇宙中已知的唯一有生物生存的星球，只有了解地球生命圈才能为以后移民火星做好准备。第二章火星奥秘知多少。火星是离太阳第四近的行星，是太阳系里四颗类地行星之一。古人很早就注意到这颗星星，赋予了它很多传说。随着科技的进步，人类对火星的了解也越来越多。第三章飞向火星的日子。紧张而又刺激的火星之旅开始了。队员们在飞往火星的途中会遇到什么困难？他们又是如何解决的呢？第四章火星舱里那些事。火星是人类理想的第二家园，如何构建和谐的火星生态成了团队成员们讨论的重要话题。第五章入住火星先遣站。终于抵达火星，火星先遣站已经初具规模。在这里可以通过一些实验和探索，建立人类移民火星所必需的基础设施，为人类最终建立火星城市提供经验和依据。第六章开发火星新城市。未来当人类大规模移民火星之后，会在火星上建立火星城市，那么未来的火星城市会是什么样的呢？

每节包含“开启课堂”、“科学情报”，根据内容需要多数章节还设计有“实验基地”。“开启课堂”为本节的主要内容，“科学情报”为补充知识点，“实验基地”是与本节重要知识点相关的实验。

科学教育不仅要展现事实和规律、传授技能，更要培养学生的好奇心和创造性，培养具有发现问题并独立解决问题能力的人。科学是主动的过程，不可能完全用被动的教学方法实现上述目标。研究表明，学生主动参与科学实践，通过切身体验学习科学知识是一个非常好的途径，因此我们精心设计了相关的实验。实验所用的材料大多是生活中常见的物品。设计的实验综合调动读者的观察、测量、计算、分析、预测等能力。此外，某些实验的步骤并不是很具体，这要求读者通过思考，自己设计并完成实验，锻炼其探究科学的能力。

我们鼓励读者摆脱和超越书本，敢于质疑，提出新奇的设想。在做实验之前要谋定而后动，仔细思考，列出详细步骤和方案。实验中，要学会收集相关信息，记录实验数据，得到实验数据之后要学会分析。如果实验不成功，也不要气馁，要仔细思考，分析原因，改进条件。即使实验成功了，也可以尝试改变条件，看看有什么不同。

尽管我们已经仔细检查过，保证实验设计方案安全，但实验过程中具有不可预见性，仍可能有一定的危险性，请读者做好个人防护，提前做好防范预案。未成年人应当在成年人陪伴下做实验。切记：在任何情况下，绝对禁止单人从事任何有危险的实验或者活动，家长亦应切实负责保护孩子的安全。

本书由高卫、丁华锋、章文伟、李育佳、李兴华、俞寿云编写，陈斌作为顾问，张宏丹绘制插画，谢思涵设计封面。在本书的编写过程中参阅了多个网站的资料，借此机会向其作者表示衷心的感谢！

本书在编写过程中南京大学化学化工学院潘毅教授为本书作序，南京大学出版社甄海龙编辑提出了宝贵的修改意见，南京大学出版社高效地完成了编辑工作，在此一并表示衷心的感谢！

本书受到江苏科普创作出版扶持计划项目支持和资助。特此感谢！

由于科学技术发展迅速，新技术层出不穷，加之编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，欢迎广大读者批评指正！

日期：2034年9月

地点：中国南京