前進火星：尋找人類文明的下一個棲息地

名人推薦：●「巴茲‧艾德林已經去過人類所能去的最遠之地，現在他還要帶頭走向更遙遠的地方，前往人類的下一個目的地：火星。」
──詹姆斯‧柯麥隆（James Cameron）

●「移民太空是延續人類命脈的根本之道，這本書就要告訴我們該怎麼做。」
──史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）

●「一個阿波羅任務時代的太空人站出來，說出他對我們太空未來的想法，這時候我們都應該停下手邊的事，仔細聽。巴茲‧艾德林這位最早在月球上漫步的兩位太空人之一，滿腦子都是這樣的想法。他在《前進火星》中毫不保留地說明，我們為什麼要在什麼時候、...

美國太空探索的未來令人感到憂心。由於預算吃緊，以及美國國會變幻莫測的支持度，人類與近地軌道以外的目的地之間的距離，似乎比實際的里程還要遙遠。在國際方面，美國的太空領導地位可以說是開放競爭了。俄羅斯正在重新制定太空進度表，大肆宣揚要建立自己的月球基地。中國早就啟動人類太空飛行計畫，有系統地往獨立太空站的建造計畫與利用機器人探測月球的方向發展，似乎堅決要在月球表面上留下許多中國太空人的足跡。
美國太空發展的路線有一段時間非常直接與實際，沒有人質疑方向的問題。要飛越近地軌道，需要一套漸進式的任務，這是奠定太空統一願景（Unified Space Vision）的最重要基礎。我們現在就必須投入，堅守一套一貫的做法開始執行太空計畫的相關活動。
現在就跟著我一起想像這趟旅程吧。

旅程從地球軌道開始，此時美國的太空企業主已經開放讓數百位公民參與日益蓬勃的太空旅遊業務。這些太空探險者搭乘可重複使用的新型太空船進入太空，這種太空船能在跑道上降落，還能執行多種任務。
同時，早期的Block 1探索艙則往返於地球和月球，以及地球和火星之間。
我們飛過彗星並攔截威脅地球的小行星。從我們的太空船往外看，會看見一顆古老的彗星稀疏的尾巴；彗星是充滿塵埃、石頭和氣體的「髒雪球」，這是太陽系數十億年前形成時的遺留物。
我們掃視小行星的表面，採集上面的岩質土壤樣品，探究太陽系早期的性質，並研究生命之所以出現在地球上的基本建構要素。
一步一步地，就像水星計畫和雙子星計畫成就了阿波羅計畫一樣，我們更深入太空，降落在火星的內側衛星「火衛一」（Phobos），這些全都是人類準備初次降落在這顆紅色行星前的序曲！
我的太空統一願景（USV）是一個藍圖，旨在維持美國在太空探索和人類太空飛行的領導地位。讓我說得更清楚一點。我認為「探索」這個詞本身無法完整說明未來的願景。我和奧古斯丁委員會在2009年一同探討時，我提出了太空統一願景的大綱，它匯集了五個項目：探索、科學、開發、商業與保安，其中的保安包括一般防禦，以及保護地球免於近地天體威脅的行星防禦。
中國不諱言以登陸月球為目標，而我們必須避開與之進行會造成不良後果的太空競賽。陷入這種競賽會讓我們離以下這個更遠大的目標和目的地愈來愈遠：，在美國的領導下，人類到了2035年要能在火星上永久生存。我的統一太空願景對未來的規畫是，要求大約以每兩年為單位，完成一連串漸進式的任務，以建立一條路徑。這些大膽的探索旅程需要決心、支持和政治意願，就像我們40年前登月時一樣。只要有願景，我們可以在20年內沿著這條路徑登陸火星。
當初我和阿姆斯壯在黑暗的太空中飛行了40萬公里，降落在寧靜海基地，如果我們現在堅持走這條路，就可以在2035年，也就是登月的66年後，旅行3.2億公里到達火星。這將是歷史的里程碑，因為阿波羅11號登陸月球，就在萊特兄弟首次飛行的短短66年後。
但要實現人類的火星夢想，我們需要一個統一的願景，我們必須專注在同一條路徑上，保持警醒地盯著這個獎品。
幾年前，NASA被放到了技術軌道上，任務是重啟月球探索，複製約40年前阿波羅11號已經做過的事，儘管是以更複雜的方式。這個陰魂不散的兩難局面源於當初稱為「太空探索願景」的計畫，本來只是用來填補2010年退役的太空梭計畫，和2015年登場的戰神一號火箭和新的獵戶座太空船計畫之間，產生的五年缺口。
在這段空窗期，美國決定付錢給俄羅斯，讓我們的太空人能順道搭乘他們的聯合號火箭，前往國際太空站這個我們投資了1000億美元建造的設備。這是很大一筆交易，而且美國被占了不少便宜。
我的統一太空願景，是一個可以確保美國在21世紀在太空領域取得領導地位的計畫。它不需從頭建造新的火箭（這是NASA目前的計畫），而且它能最大程度利用我們現有的能力。
太空統一願景是合理且負擔得起的計畫，它採行的方案是利用可靠的三角洲四號（Delta IV）大載重發射器推進下一代的獵戶座太空船，以取代陷入困境的戰神一號火箭，填補計畫空窗。這將賦予NASA當年水星計畫、雙子座計畫和阿波羅計畫等經典任務所具備的連續性和靈活性。
太空統一願景計畫反對美國與中國進行（再一次的）登月競賽。相反地，它鼓勵美國發起月球聯盟，和國際合作夥伴（主要是中國、歐洲、俄羅斯、印度和日本）共同擔負起人類重返月球所需的太空規畫、技術開發和資金募集的大部分工作。
同時，美國將發展新的策略、新的發射載具和新的太空船，這是為了在2015年之後，通過漸進的任務，從彗星、小行星和火衛一，一路抵達火星的門檻。

艾德林的火星來回班機
作為一個有能力探索太空的國家，美國能否到達火星，可用來測試我們的太空體質是否健康。如果我們恢復阿波羅式的、在飛行中沿途丟棄組件的模組太空船，是不可能定期在地球和火星的遙遠沙丘之間旅行的。
回到1980年代初期，當時我開始思考將我的軌道會合技術專長，應用於可在地球和月球之間持續往返運行的月球太空船系統。這個系統的關鍵概念是利用地球和月球的相對引力來維持飛行軌道，因此只需要花費很少的燃料。不過其中有一個問題，使用這種方法需要較長的時間才能到達，對於這種只要四天的短距離飛行，使用循環軌道的好處不夠充分。
我的好朋友、前NASA署長湯姆‧潘恩（Tom Paine）在任內執行過多次阿波羅計畫的遠征任務，包括我那一次，就是他督促我將循環軌道的概念應用在支持人類登陸火星這個複雜得多的任務。潘恩在1992年過世前擔任美國國家太空委員會主席，這個卓越的團體曾為白宮、美國國會和一般大眾撰寫了一份開創性的報告：〈開拓太空新領域的先驅〉。這份文件呼籲「21世紀的美國有一項開拓性的使命……領導太空新領域的探索與發展，推動科學、技術和企業的進步，建立研究機構和制度以利用大量的新資源，支持人類移民到地球軌道以外的地方，從月球的高地到火星的平原」。
報告中強調建立「不同世界之間的橋梁」的重要性，呼籲相關單位正視循環太空船的重要角色，這是登陸火星「更好的方式」，也能避免大型太空船的加速與減速問題。報告指出，循環太空船永久穿梭在地球和火星軌道之間，只需要在每個週期輕微調整軌道即可。
我在與潘恩、委員會成員和工作人員共事的時候，常常強調我的一個信念，那就是循環系統將改變火星計畫背後的哲學。這樣做讓定期飛往火星的夢想成為可能，也讓人類永久居住該地得以實現。這是人類要在地球和火星之間成功跨出下一步的唯一途徑，我相信這也是人類能及時找到未來第二個家的唯一辦法。
多年來，我一直和充滿創意的太空工程師保持聯繫，尤其是美國普渡大學的航空太空學教授詹姆斯‧隆格斯基（James Longuski），以及NASA噴射推進實驗室的同事如戴門‧蘭道（Damon Landau）等人，一起充實艾德林火星循環系統（Aldrin Mars Cycler）的細節。
我的循環系統會永久沿著可預測的路線在浩瀚太空中運行。實施循環系統，可以在地球和內太陽系之間的任何距離內運送人員、貨物和其他材料，並可節省大量燃料。
我們不斷增加的月球和火星活動，也有助於一步步陸續建構這個全循環網絡。隨著人員、貨物和商業活動在內太陽系中航行，地球、月球和火星將會變成非常繁忙的地點。
可以把它想成是我們早期在地球上建造橫貫大陸的鐵路的太空版本。這些鐵路是將人員和貨物送進廣袤荒野的交通骨幹，讓探索和與最終的移民行動成為可能。

今天，在我們身邊就能發現地球上有許多類似的循環運輸。舉例來說，遊輪乘客下船或登船時，並不需要進港。還有在惡劣環境下（無論是寒冷氣候或強風）運轉的纜線系統，包括滑雪纜車和高空纜車。乘客在限定的地點與時間與纜線會合，就能取得所需的速度、距離和方向。另一個例子是搭計程車或飯店接駁車，從機場到另一個特定地點。這個運輸模式能循環連結旅客以及貨物，也就是他們的行李。
我們的航空公司也是利用循環模式操作。設想一下你搭乘噴射客機飛越大西洋，然後在到達目的地時把飛機丟棄，這是多麼不經濟的愚蠢行為。諸如此類的相似系統，讓我開始往可重複使用和循環式的運輸系統。
很久以前，我們突破並且駕馭了音障。現在我們需要突破「可重複利用」這個障礙，在我看來，這個障礙之所以一直存在，是因為政府官僚和合作企業的貪婪所致。一旦可重複利用的障礙被打破，認清其經濟價值的國家會影響其他國家遵循同樣的發展路徑，並回過頭來幫助我們突破「重複利用」障礙與「循環」障礙。
可重複利用、可循環的太空運輸是確保地球和火星連結的手段，也是「不浪費」哲學的體現。太空高速公路是健全的太空願景的標記，將來自各方、用來把人類送往火星的重力，融合成一支單純而美麗的芭蕾舞。
我們不需要「人類的一大步」，只需要跨出許多小步。對於這種長期性的任務，我們需要全新的太空船，我稱之為探索艙（exploration module），簡稱XM。不像獵戶座太空艙是專為環繞地球或飛往月球等短程飛行而設計，XM會包含輻射隔離罩、人造重力、糧食生產，以及最長可達三年的飛行期間所需的回收設施。
我們可以根據NASA捨棄的太空站居住艙，建造XM的原型機，可能近期內即可完成布署並發射，與太空站結合進行長期測試。等到第二代XM問世，可用來繞行月球進行延長飛行，作為它在2018年第一項真實任務的演練，那就是連續飛行一年，途中將以時速4萬8000公里掠過維爾塔寧彗星（46P/Wirtanen）。
2019年和2020年，小行星2001 GP2會來到距離地球僅1600萬公里處，XM要與它進行一個月的會合飛行。2021年的任務是載人接近99942 Apophis小行星，它會在2029年近距離掠過地球。這塊太空岩石有微小的機會在2036年撞上地球。如果2036年的危機可能成真，2029年的任務可能就是讓這顆250公尺寬的小行星改道。
2025年左右是前進火星的最後一步，將會登陸火星的月亮，也就是27.2公里寬的火衛一，它在火星上空不到6400公里的軌道繞行。火衛一基地是監視和控制機器人設備最完美的位置，這些機器人將在火星表面建立基礎設施，為人類的初訪做好準備。
我的太空統一願景，目標就是推動上述這些太空探索的里程碑。藉由實現這個全面且循序漸進的計畫，美國在太空領域的未來就可以獲得保證，說不定還會是第一個踏上火星的國家。
載人太空飛行對美國有什麼好處？
首先，它提醒美國大眾，只要讓人類自由合作進行偉大的任務，沒有什麼是不可能的。它也可以抓住美國年輕人的想像力，激發他們學習科學、科技、數學和工程。此外，充滿活力的載人太空飛行計畫，能為美國的勞動市場挹注大量高科技的尖端航太工作機會。它同時促進國際合作關係，確保美國外交政策的領導地位。
我們要如何做到這些？

巴茲的基礎知識：我的科技檢查表
如果人類將眼光推移到近地軌道之外，並選擇以永續方式來實現，那麼我有一份「必備」科技清單。隨著先進技術的發展，成功前進火星和其他目標天體是可預期的。由梅森‧佩克（Mason Peck）所領導的NASA首席技師辦公室（Office of the Chief Technologist，簡稱OCT），在推動多項最優先的能力上扮演領導的角色。目前OCT已經開始重建NASA先進的太空科技計畫（Space Technology Program）。
2012年，隸屬於美國國家科學院的國家研究委員會提出一篇報告：〈NASA太空科技道路圖與優先任務：恢復NASA的技術優勢並為新太空時代鋪路〉，報告中表示，科技上的突破幾乎一直是NASA每一次成功的基礎。該報告指出阿波羅登月任務現已成為成功應用科技的象徵，讓原本朦朧的夢想得以成真。
報告另外指出，以人類和機器人探索太陽系，本質上是高風險的嘗試。這意味著採用新科技、新觀念，以及對科技、工程和科學的大膽應用是必要的。另一方面，該研究也提到：

進行阿波羅計畫所需的科技是不證自明的，並且受到一個明確、定義清楚的目標所驅動。在現今這個時代，美國廣泛的太空任務目標包括設立多重目標、公部門和私部門的廣泛參與、在前往不同目的地的多重路徑和非常有限的資源中做選擇。隨著美國太空任務的廣度擴大，必要的技術發展變得較不明確，因此對於一個具有前瞻性的科技發展計畫，我們需要更努力評估它的最佳方案。

美國太空探索的未來令人感到憂心。由於預算吃緊，以及美國國會變幻莫測的支持度，人類與近地軌道以外的目的地之間的距離，似乎比實際的里程還要遙遠。在國際方面，美國的太空領導地位可以說是開放競爭了。俄羅斯正在重新制定太空進度表，大肆宣揚要建立自己的月球基地。中國早就啟動人類太空飛行計畫，有系統地往獨立太空站的建造計畫與利用機器人探測月球的方向發展，似乎堅決要在月球表面上留下許多中國太空人的足跡。
美國太空發展的路線有一段時間非常直接與實際，沒有人質疑方向的問題。要飛越近地軌道，需要一套漸進式的任務，這是...

【序言】
安德魯‧奧德林
Andrew Aldrin

這本書本身就是一趟旅程，從我父親返回地球的那一刻開始。自那時起，他就一直在思考地球人如何移居另一個星球。在本書中，你會讀到他對於將人類的存在延續到火星上的願景。但我父親的願景所著重的，不只在於這個星球本身，也在於前往這個星球的途徑；他要談的不只是目的地，也是旅程。
我陪他走過了大半旅程，也還記得其中一些事。
我最早的回憶大概是坐在廚房餐桌，看著一架架美妙的太空飛機模型，那時我對於將成為下一代載人進入軌道的太空梭幾乎一無所知。關於早期太空梭設計系統配備的自動駕駛返航推進器，以及為什麼人員和貨物要分開，我們曾經慷慨激昂地討論過──其實比較像是我父親的長篇獨白。這大約就是我所有的回憶了，我那時才11歲，沒能貢獻什麼，除了願意傾聽。
這些就是我和父親討論太空旅行時，頭20年的對話模式：父親談論太空，我聆聽並學習。
有時談話會涉及我們這個時代的偉大思想家。當我父親想出一個概念，他會尋找當時最富有創意思維的人，然後打電話過去，他們通常都會接電話。有一次他嚴格審視太空站的設計，覺得結構方面似乎不夠有效率。我記得他當時很迷戀測地線結構，所以他很自然地打給建築師巴克明斯特‧富勒（Buckminster Fuller），那一次他們的對話真是了不起。當時聽起來像是兩人在爭相發表內心獨白，不過後來我開始發現設計裡多了很多富勒的概念。
不過會吸引我父親注意的，不只是對方的名氣。
如果任何人的想法符合我父親對未來的願景，他就會去和他們交談。往往他會成為他們理念的積極倡導者。當時他正在建立一套系統架構，如果有人有適合放進這個結構的元素，他就想拿來用。
你在本書中會發現很多其他人的元素，不過整體的系統架構，從最廣的角度來看，確實是他自己創造的。
把所有元素結合在一起，可能這本書真正的價值。有數以百計、甚至數以千計的人，曾和我父親討論過、讀過他的文章、聽過他的演講、在電視上看過他。每個人都為我父親的完整願景貢獻了小片斷。有時這些片斷不可思議地看似毫不連貫，因為他要表達的內容實在太多了，而一場對話、講演或採訪的時間又太少。
但我記得一次與布蘭特‧舍伍德（Brent Sherwood）的對談，他是確實看得到大局的太空建築師（現任職於NASA的噴射推進實驗室）。我父親畫過一份關於人類如何從各個不同地點前往火星的圖解，但是畫得複雜難明。智力一般的人可能會不同意圖中的很多觀點。而且確實有很多人不同意。但後來舍伍德告訴我，儘管他對技術面的看法不同，但圖中的所有元素「構成了一個綿密的整體」。他接著說，巴茲可能是唯一一個掌握了這幅拼圖中每一片的人。
在這本書裡，我父親首度嘗試將這幅拼圖完整地拼湊出來。
我父親花了大量時間和許多人談論太空，這本書是他這項慣例的延續。這些章節的基礎，是40多年來我父親出版的文章、訪談和演講。其中許多已由與我父親密切合作的人精心收集。我特別要提及克莉絲汀娜‧科爾普（Christina Korp）和羅伯‧瓦爾納斯（Rob Varnas）過去收集和整理大量我父親的作品。
但是，這本書真正中心思想，是我父親和我、以及李奧納德‧大衛（Leonard David）三個人在2012年大半時間的一系列對談，成為這本書的主要內容。這些對談涵蓋範圍極為廣泛，充滿驚人的見解，歡樂、挫折、啟發的時刻，和無可救藥的混亂。李奧納德憑著無比毅力，將所有討論組織成完整又連貫的手稿，我父親對太空飛行最清晰且全面的紀錄，我相信都在這裡了。
本書一開始簡短敘述了我父親搭乘空軍一號，參加歐巴馬總統唯一一次主要太空演說的情形。我父親那天不只是乘客而已，前一年，他馬不停蹄地工作，努力將太空探索計畫的概念精緻化、發表太空探索的演講、出席太空委員會和國會的聽證會。我最自豪的時刻，是看著他在登陸月球40週年時於史密森學會航空太空博物館的演講。他在這場演講中簡潔地陳述了他對人類未來太空發展和探索的願景。
這本書就是這個願景的延伸。
對我父親來說，太空探索從來就不單單是純粹的技術事業。阿波羅任務帶來的啟示非常多，但沒有一個像甘迺迪總統的演說那樣給他那麼強烈的印象，甘迺迪當時宣告了清晰而令人信服的太空探索目標，永遠地改變了人類歷史的進程。因此，我每一次和我父親討論有關人類未來探索的長期規畫時，免不了總會發現我們是在四年一次的總統選舉週期下討論太空問題。就像科技發展一定會進步一樣，在完善的政策分析支持下，我父親認為政治決策也一定會進步。
在第二章，他提出太空統一願景（Unified Space Vision），呼籲美國重新致力於取得太空的領導地位。為了支持這一點，他希望能成立一個永久性的、由專門委員所組成的非政府顧問團，他稱之為聯合策略太空企業（United Strategic Space Enterprise）。
早在私人太空旅行開始流行以前，我父親就已不遺餘力地倡導這個觀念。主要是因為他認清了創造大量、永續的出航需求非常重要，因為這能降低單一飛行任務的成本；也因為他相信，提供參與的機會，是引發公眾對抱負遠大的太空計畫產生興趣的最佳方式。在第三章，你會讀到為何商業旅客航行應該採用可重複使用的「地球對軌道」交通系統。這一章的另個一主題是利用現有系統和基礎設施的重要性。
不論是要將現有的發射載具當作可重複使用的返航推進器，或是採取前蘇聯和美國的技術開發更小、更高效能的類太空梭載具，或者使用現有的發射載具，而非開發飛行率不高的新系統，我父親總是以現有的科技，作為發展革命性新系統的基礎。
第四章討論到重返月球。說起來可能有點奇怪，40年來我和父親一直在討論太空，但我們談到月球的次數相對而言非常少。那是已經經歷過的事，談論月球似乎會偏離真正的目標：火星。然而過去幾年，月球又重新成為他思考時的關鍵元素。它成為從發展到探索這個轉折過程發生的地方。美國政策的焦點應該是在月球各地建立交通、基礎設施和居住系統，以及促成月球的商業和國際發展。而探索的重點應放在如何前往火星。
2008年，我父親開始構思一個想法，利用近地小行星做為火星任務的前導任務，這是第五章的重點。我相信他不是第一個考慮這些任務的人，但是他首創將小行星任務與前面所說的月球策略結合，並以火衛一作為火星的前哨站，而創造出「彈性路徑」（Flexible Path）架構的基礎。這個策略後來被歐巴馬成立的奧古斯丁委員會（Augustine Committee）推薦，作為人類太空探索的一個可行的、漸進式的路徑。
彈性路徑的一項關鍵概念，是讓人類在登陸火星之前，先登陸（實際上是停靠）火星的兩顆衛星之一：火衛一。我必須承認一開始我搞不懂其中的邏輯。既然已經航行了99.999 %的路程，卻不把任務完成？第六章就要說明停靠火衛一，讓太空人在遠端操控系統，以組裝人類居住火星所需的必要基礎建設，為什麼有助於人類在火星上建立一個較永久的生存環境。
我的父親一生做過很多事情。全世界都對他參與人類首度航行月球感到尊敬與景仰。但是就我所知，對他而言，創新的技術概念更重要：他發展出會合方法的主要元素，後來成為早期人類太空飛行任務成功的關鍵；以及採用水下練習作為革命性的艙外訓練，這些都是他對人類太空航行的重大貢獻。不過讓太空船在行星之間循環往返的想法，可能是我父親最引以為傲的一個。無論是地球和月球之間循環，或是更有技術挑戰的任務、也就是在地球和火星之間，我想我們已經持續討論循環太空船超過20年了。
在第七章，我父親討論我們如何創造永續的交通系統來運送人員、物資和裝備到火星，這是利用在地球和火星之間定期往返、行駛在固定航道上的大型母船。這個循環太空船系統將奠定人類永久居住火星的基礎。
超過40年的太空對談，我真的不記得有哪一次我父親提及他的月球之旅。當然有些相關的隻字片語，但我們總是在談論未來。作為一個文明主體，他更在乎我們走向何方，而非我們已經完成的那些。他在第八章討論並總結前往火星所需的準備。他的願景不只包含技術或策略因素，也牽涉到國家若決心重振人類太空探索和發展，背後所需要的政治社會力量。他將2019年，也就是他歷史性登月的50週年，視為屆時美國總統將許下承諾，要在火星建立人類永久居住地的那一年。
這就是本書要吹響的號角。

【序言】
安德魯‧奧德林
Andrew Aldrin

這本書本身就是一趟旅程，從我父親返回地球的那一刻開始。自那時起，他就一直在思考地球人如何移居另一個星球。在本書中，你會讀到他對於將人類的存在延續到火星上的願景。但我父親的願景所著重的，不只在於這個星球本身，也在於前往這個星球的途徑；他要談的不只是目的地，也是旅程。
我陪他走過了大半旅程，也還記得其中一些事。
我最早的回憶大概是坐在廚房餐桌，看著一架架美妙的太空飛機模型，那時我對於將成為下一代載人進入軌道的太空梭幾乎一無所知。關於早期太空梭設計系統配備的自...

序言／安德魯 ‧ 艾德林 ...............................................................................vii

第一章 空軍一號的觀點..................................................................................1
第二章 決策時刻：建立太空統一願景 ......................................................29
第三章 屬於您的太空：建構商機 ..............................................................51
第四章 我的月球夢 ........................................................................................81
第五章 航行到世界末日.................................................................................115
第六章 前進火星 ............................................................................................145
第七章 開墾紅色星球 ...................................................................................165
第八章 號角響起 ............................................................................................201

附錄 .....................................................................................................................211
圖片來源 ............................................................................................................249

序言／安德魯 ‧ 艾德林 ...............................................................................vii

第一章 空軍一號的觀點..................................................................................1
第二章 決策時刻：建立太空統一願景 ......................................................29
第三章 屬於您的太空：建構商機 ..............................................................51
第四章 我的月球夢 ...............................................................................