火星的大气，薄得几乎等于没有，只有地球大气压的1%，而且95%以上都是二氧化碳。对人类来说，这层大气既不能呼吸，也挡不住宇宙辐射，基本算是废物。但中国科学技术大学的一组科学家最近在《国家科学评论》上发了一篇论文，核心想法就一句话：把这层废物变成火星基地的电力来源。

他们提出的思路是把火星那层稀薄的大气抓进来，压缩增稠，然后通过一系列化学反应，把二氧化碳转化成热能、电能，甚至甲烷燃料。整套方案不需要从地球运电池、运燃料，全靠火星本地资源解决，航天领域叫这个思路“就地资源利用”。

把火星大气压缩增稠，是整个方案的第一步，也是最难的一步。论文里列了3条技术路线：机械压缩、低温捕集、温度吸附。坦率地说，3条路目前都不成熟。机械压缩还没做过长期运行验证，低温捕集仍在实验室阶段，温度吸附的速率和产热量都偏低。换句话说，原料怎么抓，目前还没有一个完全靠谱的答案。

但假设这一步解决了，后面的事情就有意思了。

压缩后的火星大气会被送进一座微型核反应堆，用核能驱动发电，产生的电力储存在锂-火星气体电池里。这种电池直接用火星大气中的成分作为反应介质，省去了从地球运输电池材料的成本。核反应堆提供稳定的基荷电力，电池负责削峰填谷，组合起来就是一套能长期运转的供电系统。

更巧妙的是第三个环节：萨巴蒂尔反应器。它已经在国际空间站上跑了很多年。空间站的生命保障系统靠它把宇航员呼出的二氧化碳和电解水产生的氢气反应，生成甲烷和水，既回收了水资源，又处理了废气。论文提出的方案是把这套系统放大升级，用火星大气中现成的二氧化碳做原料，配合核反应堆产生的废热，同时输出电力、热量和甲烷燃料。甲烷可以直接给火箭加注推进剂，热量用来给基地供暖。一种原料，三种产出。

整条链路的起点是一层人类无法呼吸的废气，终点是维持一个火星基地运转所需的几乎全部能源。

当然，论文自己也承认，这套系统目前还停留在概念验证和分析阶段。第一次载人火星任务预计要到几十年后才能实现，相关技术离工程落地还有很长的路。但没有自主能源的火星基地，不过是一顶撑不了几年的高级帐篷。等人到了再解决供电问题，这条时间线本身就失败了。在新一轮的深空探索中，能源自给能力决定了人类能在火星待多久，也决定了我们能否把那个红色的星球变成人类的第二个家园。

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图为未来人类火星任务中如何利用火星大气层发电的示意图，图源：National Science Review (2026)

信源：Tognetti, Laurence. "Designing in situ power stations for future Mars missions." Phys.org, edited by Lisa Lock, 29 Apr. 2026