火星時代：人類拓殖太空的挑戰與前景

飛越太空

2030年代，火星的紅色大地上畫過了一道不尋常的影子。
在這歷史性的時刻，第一支地球遠征隊抵達了紅色星球，許多力量推動他們的到來，包括火箭的推進力、堅定的意志，以及難能可貴的運氣。接近地表時，太空船的著陸架張開。人類利用動力降落、平安地在火星著陸，可說是真金不怕火煉。
過去，無人太空船也曾來到這裡。過去數十年來，人類送出的太空船以各種方式與火星接觸：飛掠、繞行、墜落、雷達探測、攝影、監聽、降落傘降落、還有彈跳滾動著陸、挖掘鑽洞、嗅聞、加熱、品嚐、雷射照射。
截至目前為止，火星探索獨缺最重要的一步：人類親自踏上火星。在21世紀，這個遙遠之地佈滿沙塵的表面，正要印上第一批人類的足跡。
引擎的怒吼逐漸平息、終至完全靜止，為長達數千萬公里、為時數百天的旅程畫下了休止符。到目前為止，全體成員在長途太空旅行中，承受了生理、心理，以及人際關係上的壓力。但在前方等著他們的旅程，一方面意義重大，一方面也危機四伏。這些旅行者代表著地球上參與此創舉的許多國家，而他們的到來，很有可能就此把太陽系的第三和第四行星永遠連繫起來。只不過，踏上火星是一回事，待在火星上則完全是另一個層次的挑戰。
要讓人類離開地球飛到火星，就得把非常龐大的重量扔上太空，只有靠著力量強大的火箭才做得到。送出這些人員和裝備、進行為時數個月的旅程，也涉及許多準備工作：旅途中需要食物、水、運動器材，更不用說防輻射裝備，以及非得送上火星的必要物資。
科學家和工程師已開始著手研究，火星上第一個人類前哨的理想地點。「最好的位置」不僅要考慮安全性，還必須具有科學研究上的優勢，尤其要能探討火星是否真能成為「第二個創世紀」發生的地點，孕育出生命。
為了延長人類待在那裡的時間，火星的可用資源也受到了關注。現在已有許多新式太空船的構想，具有採集火星地下冰的設計；當然也少不了強而有力的軌道通訊衛星，在地球和火星之間傳送訊息與影片。即使以光速傳遞訊息，兩地的距離還是會使一來一往的對話有所延遲。


降落到沙塵大地
第一批抵達火星的成員，將受惠於先行抵達的各式無人太空船；這些太空船有的在軌道運行，有的已降落在火星表面。舉例來說，目前正繞著火星運轉的太空船包括美國航太總署的火星奧德賽號（Mars Odyssey）、火星勘測軌道衛星（Mars Reconnaissance Orbiter），以及火星大氣與揮發物演化任務（Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission，MAVEN），都屬於國際合作的火星探索艦隊。此外，還有歐洲的火星快車號（Mars Express），以及印度的火星軌道任務號（Mars Orbiter Mission，MOM）。
先行抵達的機械設備，也已在火星的沙塵大地上，進行各種任務，包括火箭、降落傘、安全氣囊、甚至還有一種稱為「空中起重機」的複雜機械，成績好壞參半。美國方面成功的例子包括1976年的兩部維京號（Viking）、1997年的拓荒者號（Pathfinder）登陸器，以及拓荒者號攜帶的旅居者號（Sojourner）探測車、2004年的探測車雙胞胎精神號（Spirit）與機會號（Opportunity），還有2008年的鳳凰號（Phoenix）。而在2012年8月，美國航太總署的「火星科學實驗室任務」成功地讓車子大小的好奇號（Curiosity）探測車抵達火星表面，這是截至目前為止最大型的火星登陸太空船，總質量約900公斤。
至於載人太空船加上足以維生的居住艙，載重量又大上許多，必須使用前所未有的降落技術才能安全著陸。問題是，要把設備和人員安置在火星上的技術，比起阿波羅號把人類送上月球困難許多，因為火星的重力較大，還擁有大氣。火星的大氣非常稀薄卻不容忽視，仍足以使進入大氣的太空船過熱。另一方面，儘管有過熱的威脅，這層大氣卻又沒有厚到只用空氣動力減速的方式著陸，尤其載人任務的質量又十分龐大。
研究指出，最好的策略是先使用空氣動力減速器，直到進入火星的太空船速度抵達超音速，分離空氣動力系統，啟動降落模組火箭引擎，讓太空船在火星上動力下降，進行最後階段的降落，以及靠局部控制著陸。
但加入了人為因素，又使挑戰更加艱鉅。舉例來說，假設把第一批成員裝載在將近40公噸的登陸艇中，以降落傘降下，所需的降落傘大小相當於美國加州的玫瑰盃球場（Rose Bowl，佔地4公頃）。要把人員和用具送上火星，目前考慮採用巨型可充氣式空氣動力減速器和超音速反推進裝置。

初次拜訪的地點
那麼，人類將在何處首次登陸火星？最重要的條件已經確定下來，美國航太總署也已著手尋找符合條件的地點。2015年10月，「人類登陸火星表面首次著陸地點暨探索區域研習會」（First Landing Site/Exploration Zone Workshop for Human Missions to the Surface of Mars）在美國德州休士頓的月球與行星研究所（Lunar and Planetary Institute）舉行。
在這次集會中，研究者提出了將近50個地點。華盛頓特區美國航太總署總部行星科學主任詹姆斯・格林（James Green）把這次會議形容為「歷史性的轉戾點」。他告訴與會者：「找出人類登陸、工作與進行研究的確切地點，是實現火星任務的開端。」
可能的著陸點必須符合美國航太總署已經規劃好的數個方針。首先，這個前哨周遭必須有直徑100公里以上的探勘區域；著陸的地點必須位在火星南北緯50度之間；還必須支援三到五次登陸，讓4-6人的小組執行長達500個火星日的探勘任務。
當然，選擇地點的一大關鍵是要能夠安全著陸。初到的人員必須避開巨石區、陡坡、沙丘、隕石坑和強風。降落在火星沙塵中，有可能讓太空衣、設備和居住艙的氣閘故障。著陸時如果在太空艙裡摔倒，可不只是倒楣而已。
理想的地點要能讓遠征隊執行工作，也就是要能在美國航太總署指定的「重點區域」（Regions of Interest）進行科學研究，還要能取得讓人類在紅色星球上維生的資源。關於最後這一點，美國航太總署定下了這條不可或缺的要求：任何探勘區域都必須含有至少90公噸的水，以應付人類在火星上生活15年的需要。

在火星上維生
說到未來的火星之旅，美國航太總署的太空人史坦利・洛夫（Stanley Love）擁有不凡的洞見。這位太空旅行者解釋：事實上，太空人才不在乎他們要去火星的哪裡。
「不過，我們確實很在乎安全性和可操作性。」洛夫解釋：「我們會在意這地點是否會讓我們喪命，又是否能讓我們完成任務。」這位太空人特別強調：登陸火星是「風險非常非常高的任務」，就算全體人員都安穩地踏上火星表面，「光是要活著，就得花上許多時間與精力。」
洛夫又補充：有趣的是，人類登陸火星的必要條件，其實和機器人登陸火星是一樣的，只不過人類比機器人多了一項顧慮，他難過地說，那就是「排放物」。太空裝和居住艙都需要排出廢物，人類在火星上「排放」，意味著細菌和病毒會被釋放到火星環境裡。不過相對的，火星上的人既然無法避免把生物群釋放到火星，火星上的東西跑進居住艙也再所難免。
果真如此，人類的火星探勘社群就要面臨一個抉擇。太空人應該要拜訪火星上最可能有生命存在的地點進行研究，還是要把任務的重心放在「保護火星」上，盡可能避免把地球生物散佈到火星上可能最適合生命繁衍的地方？
洛夫只能說：「這是我們非得面對的困難抉擇。」

飛越太空

2030年代，火星的紅色大地上畫過了一道不尋常的影子。
在這歷史性的時刻，第一支地球遠征隊抵達了紅色星球，許多力量推動他們的到來，包括火箭的推進力、堅定的意志，以及難能可貴的運氣。接近地表時，太空船的著陸架張開。人類利用動力降落、平安地在火星著陸，可說是真金不怕火煉。
過去，無人太空船也曾來到這裡。過去數十年來，人類送出的太空船以各種方式與火星接觸：飛掠、繞行、墜落、雷達探測、攝影、監聽、降落傘降落、還有彈跳滾動著陸、挖掘鑽洞、嗅聞、加熱、品嚐、雷射照射。
截至目前為止，火星探索獨缺最重...

我從小就很喜歡開拓者的故事，例如老電影《西部開拓史》（How the West Was Won），或是歐洲探險家為了尋找未知的大陸，踏上漫長而危險的航海之旅，這一類的故事深深刺激著我的想像力。
阿波羅11號登陸月球時，我15歲時。我和全世界幾億名觀眾一樣，大氣都不敢喘一下，目睹尼爾和巴茲成為第一批踏上月球表面的人類。對於人類能夠達成這個幾乎不可能的任務，我深受感動。在那次轉播中，控制中心也轉播了尼克森總統打給太空人的電話。他說：「由於你們的成就，天界也成了人界的一部分。」
就此開啟了全新的疆界。
那之後過了26年，我正在製作電影《阿波羅13》（Apollo 13）。這些現代探險家為了探索人類潛力的極限而冒上生命危險，因此，我很榮幸能講述他們的個人故事。訪問阿波羅13號的初代太空人與相關人員實在是難能可貴的經驗，每次訪談都指向同一個結論：我們已經做了這麼多，更應該繼續下去。巴茲・艾德林（Buzz Aldrin）非常堅定地對我說：我們下一個努力實現的夢想，是把人類送上火星。
每個世代總有一些新的疆界，不論是空間或思想上的疆界，我們都必須去發現、探索與瞭解。這就是好奇心，它驅動著我們前進，是我們之所以為人的一大關鍵。我們會感到好奇，因而提出問題，為了回答這些問題，我們不斷在學習與演進。
人類提出造訪火星的問題，已經有好一段時間了。科幻作家從100多年前就在描寫相關的故事。再過不久，科技就會追上我們的想像。
伊隆・馬斯克（Elon Musk）等富有遠見的人都認為，那一刻就是現在。也因此，現在正是訴說這個故事的最佳時機。當《火星時代》系列計畫找上我和布萊恩・葛瑟（Brian Grazer）時，我們一想到這個主題多具生命力和創意潛力，就興奮不已。這正是我們過去曾面對過，也一直在尋找的「說故事的挑戰」。要透過人類心靈與心智的鏡頭，才能闡述這些故事，描述人類精神之宏偉遼闊。
在發展這個系列的構想時，我也開始以全新的觀點來看待火星。這個系列不應只著眼於火星任務，許多電影和紀錄片或多或少都呈現過這個面向；而是要從更雄大、長遠與更如史詩般的視角，來探討人類拓殖火星的實際狀況。同時，我逐漸認識到：關於人類在火星上生活的可行性，其實已經累積了大量的研究。我就此深陷其中無法自拔。我要述說的，是一個全新的開拓故事。
在組織工作團隊與發想的過程中，我們決定採用一個嶄新的敘事角度：這個人類拓殖火星的故事，將由未來的時間點回顧，那時人類已經去了火星，而這就是我們如何來到這裡的故事。為此我們結合紀錄片與設計好的腳本，紀錄片部分則是從虛構的未來回顧已發生的歷史。把這兩種類型以新的形式結合，除了能讓觀眾對於前往火星和火星拓殖有更真實的感受，同時也是個令人熱血沸騰的挑戰。
每個偉大的任務都需要一個精良的團隊，這個計畫也不例外。我很感謝所有幫助這個計畫實現的夥伴：布萊恩・葛瑟（Brian Grazer）和Imagine Entertainment的所有人；RadicalMedia每次都以最一流的方法執行製作；國家地理長久的努力，幫助我們更了解我們居住的世界，以及在那之外的領域。我非常感謝國家地理對於真實性與科學正確性的嚴格要求。在腳本寫作的整個過程中，我們在工程學與科學方面的嚴謹程度除了令我們自豪，更是這個系列如此獨特的部分原因。
這並不是一部科幻作品，而是確實存在的科學。在影集的紀錄片部分，我們請到許多當前正在探討這主題的頂尖人物，他們都是值得信賴的嚮導。我希望這個系列與這本書，將來會成為一份特殊的歷史紀錄，即使數十年後的人回顧起來，都會想說：「你看，就算沒有全部說對，但他們當時就知道這麼多了。」那正是我的目的：讓50年後的人大吃一驚，因為我們已清楚預見，人類和科學要進步到什麼層次，才能前進火星，建造新的文明。
我希望這本書可以激發想像力，讓人見識到這獨特的歷史時刻背後需要多少力量，實現的可能性又有多大，藉此啟發下一個世代的開拓者。
我很榮幸能貢獻一己之力，幫忙把這份願景帶給全世界。

朗・霍華Ron Howard
Imagine Entertainment總監及製作人

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《阿波羅13》導演朗・霍華序言推薦16

第一章 飛越太空 18
第二章火星人心 62
第三章火星基地 110
第四章生命跡象 150
第五章全球觀點 196
第六章火星家鄉 240

時間表 280
謝誌 281
關於作者 281
圖片出處 282
索引 284

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