师：同学们，我们今天要讲的是高一地理必修一的探究部分——火星基地应该是什么样子。这个探究主题源于在太阳系中，火星被认为是除地球之外最适合人类居住的星球。从温度角度看，对比地球近邻金星和水星，金星和水星太热；而火星轨道外的行星温度又太低，火星的气温变化勉强能和地球南极地区对照。从大气角度，火星有大气，金星大气环境却过于严酷。另外，木星到天王星、海王星都是气态行星，没有岩石地表可供生活。
所以有人设想，在火星上能不能建立人类定居点呢？假设技术能解决难题，顺利把人类送上火星，那么建立火星基地需要什么条件？这是一个开放性命题，我们可以这样思考：
第一，充分收集了解火星表面自然状况资料，比如火星的岩石圈情况、是否有水资源、大气组成和压力、气温、气候等，还要和地球表面状况对照分析。
第二，分析火星基地应具备的基本生命保障条件，这要联系本章第一节所学地球特殊性的部分内容查阅资料、分析问题。
第三，收集人类目前在生物圈研究领域的成就，这主要针对未来基地建设中生态系统如何规划，目标是实现可持续发展，让人类在火星待得更久更好。
最后，查阅足够资料后，分析火星基地应具备的功能，思考如何搭建并绘制构想图。
课本给出的火星概况是这样的：左图是好奇号火星车在火星科考的图片。火星因表层土壤富含铁元素，外表呈红色，被称为红色行星。火星质量小，引力小，大气稀薄，二氧化碳含量达 95%以上。大气薄导致火星表面温差大，以赤道地区为例，夏季白天 21 摄氏度，夜晚骤降至零下 73 摄氏度，和地球南极气温变化有可比性。火星表面遍布尘埃，常年有大风，沙尘暴往往能持续数周，严重的大沙尘暴甚至能环绕整个行星持续数月。从这些信息可知，火星大气成分不利于人类生存，气候上气温低、温差大，虽探测器拍摄到火星表面有干涸河床，引发过火星是否存在过火星人的遐想，表明火星曾可能存在液态水，科学家推测当时火星应有更浓厚大气层、更高温度。火星南北两极覆盖冰盖，主要成分是干冰。科学家检测好奇号采集的火星土壤样本，发现含有少量水分子。近期研究发现，火星中纬度地区地表下埋藏大量水冰，但这种水的形式人类无法直接利用，需人为转化。综合来看，相对于其他星球，火星在气候、岩石圈、土壤、大气、水资源等方面对人类已算友好，但以人类目前条件，仍无法直接在上面生存。
教材需要探究两个大问题：一是火星上是否具备人类生存条件；二是如果在火星生存，需要改造哪些自然条件。
我们先看第一个问题，火星上是否具备人类生存条件？这个条件要和地球上人类生存条件对比。结合课本材料，地球具备适合高级智慧生命生存繁衍的温度、水和大气条件，而火星稀薄的大气、高浓度二氧化碳与地球大气成分和厚度差异显著，火星表面昼夜温差大，夜晚气温过低，虽中纬度地区有地下水，但以固态形式存在，而且火星表面环境恶劣，大风、沙尘暴、遍布的尘埃都是人类生存的障碍。不过，火星距离太阳不算太远，自转轴倾角和地球类似，约 23.5 度，有四季变化，且有大气层保护。所以，综合来看，火星满足一定人类生存条件，但需要改造。
再看第二个问题，若在火星上生存，需要改造哪些环境条件？探究这个问题要围绕地球环境特征和人类生存要素考虑。本章第一节提到地球具备高级智慧生命生存繁衍适合的温度、水和大气条件，火星不具备，要在火星生存，就需改造这些自然条件。但人类无力改造整个星球尺度的自然条件，眼下最现实的可能是建造与火星外界环境隔离的基地。
接下来看课本第二个资料——绿航星际。左图是科研人员在绿航星际中生活照看植物的照片，右图是绿航星际不同舱室的功能结构。绿航星际是为开展载人航天深空探测提供技术储备，为人类星际旅行和地外居住创造保障条件的受控生态生保系统集成试验平台。它基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元协作，实现封闭环境内大气、水和食物的循环再生，以建立适合人类长期驻留的生命和健康保障系统，减少地面物资补给需求。2016 年 12 月 14 号，4 名志愿者结束了为期 180 天的封闭试验，舱内系统实现了志愿者所需氧气、水以及部分食物的再生式供应。这次试验为我国空间站任务提供了有力技术支持，也为未来地外星球基地生命保障技术预先研究打开新局面。
我们要研究的问题是，绿航星际这个实验对火星基地建设能提供哪些参考？对于上述材料，我们可以从形态、功能、防护等方面综合分析。之前探究已知火星不具备人类生存条件，制造可循环封闭环境对实现人类在火星生存很重要。材料中项目分成不同功能舱室，实现封闭环境内大气、水和食物的循环再生。绿航星际基于生态学原理实现这些循环再生，为未来火星基地建设提供了良好模拟实验，为人类走向火星打开新局面。同学们课后可继续查阅相关资料补充探究问题答案，注意，这是开放性命题，没有标准答案。这里准备了一个火星基地设计参考视频供大家参考。
“Half a century ago, we took our first step on the surface of the moon. Today, there is renewed passion to explore for our next human endeavor, Mars, the Red Planet, further than any human has ever been. We face many challenges, remoteness, no liveable atmosphere, high radiation, dust storms and extremely low temperatures.
Before any humans set foot on Mars, we must first design a protective shelter. We will protect our astronauts from radiation with a thick 3D printed shell structure using Martian regolith, which works great in compression but does not perform well under tension. To overcome this shortfall, we have chosen to construct the pressure retaining parts of the habitat from lightweight inflatable pods. They will be made out of high precision engineered composites that are prefabricated on earth. Their elliptical geometry will be able to mitigate the pressure differences while stop optimizing special planning.
To create the base on Mars, we will use a two phase approach. In phase 1, an ecosystem of 3D printing robots will arrive months in advance of any human explore floor. They will construct the protective shield for the base by adopting a modular robotics swarm strategy, a plan that allows for redundancies and enhances the odds for success. Intelligent autonomous robots will have interchangeable roles from battery storage to scout rovers, logistics to excavational and even 3D printing units, all integrated with multiple cameras and sensors for navigation. They can reconfigure themselves for a multitude of purposes, ensuring prolonged usage beyond the initial build phases. The smallest configuration is the one wheel Scout rover that uses ultrasonic scanning to analyze the Martian surface to determine the best regions for attaining optimum regolith. The digger receives the location coordinates and then excavates the Martian soil. It then delivers the payload to the refining assemblies. Here, large chunks of Martian regolith can be processed down to a finer grain and then delivered to the melter robots in situ. They then use concentrated microwaves to melt the regolith and extrude through the 3D printing nozzle. The shell is autonomously 3D printed layer by layer over several months by the robotic system.