殖民火星

“從長遠來看，人們不可能生存在一個星球上，未來某一天，雖然我不知道是何時，但總有一天，住在外星球上的人類會比地球上的多。”

把6名宇航員送往火星的太空船，是一個區區15英尺寬的單體艙，這個所謂的“載人探測器”十分迷你，指令艙像綁在助推裝置上的金槍魚罐頭，3枚巨大的助推火箭將把它送入軌道。一旦進入太空，太空艙將與運載火箭結合在一起，它的大小仿若小型的郊區房子，分為上下兩層，由兩個圓柱體堆在一起。底層是宿舍的模樣，有大廳、廚房、壁櫥大小的卧室，宇航員把睡袋固定在牆上，以免在失重狀態下滿世界亂飛。在二樓，有一小塊區域是用來做科學實驗的，還有駕駛艙。宇航員們在狹窄的飛船中熬上6個月才能抵達火星，返回地球又要6個月。

這不是無所事事的孩子異想天開的科幻小説場景，美國國家航空和航天局（NASA）悄無聲息地開始了“火星載人探測器”的計劃。2004年，布什總統宣佈，載人登陸火星將是美國太空計劃的新方向，NASA的工程師和科學家手忙腳亂了很長時間，重新設定計劃和首要任務。太空船現在仍是試驗性質，負責設計的承包商只接到大致的指導方針。在正式計劃出現之前，NASA工程師只能用隱喻代指太空船，他們稱其為Winnebago（温尼貝戈人，北美洲印第安人），“Win鄄nebago可以載多少人？”如今，太空船有了正式的計劃，他們的談話內容越來越異想天開。吹毛求疵、直言不諱、呆板嚴肅的科學家，突然間做起《星球大戰》式的美夢—————探索遙遠的銀河系，在其他行星殖民。

對正從“哥倫比亞號”失事中振作起來的NASA來説，火星計劃提供了恢復名譽的機會。NASA局長邁克爾·格里芬表示：“從長遠來看，人們不可能生存在一個星球上，未來某一天，雖然我不知道是何時，但總有一天，住在外星球上的人類會比地球上的多。”

NASA需要從未製造過的新型火箭，需要想像不到的自動機械設備，還需要工程師理想中的全新技術。

然而在現階段，Vision與其説是一個嚴謹的科學計劃，還不如説是布什總統的突發奇想。為了實現火星載人探測計劃，NASA需要從未製造過的新型火箭，需要想像不到的自動機械設備，還需要工程師理想中的全新技術。“阿波羅”登月計劃單程往返時間是3天，但是，以地球和火星之間的最近距離計算，火星計劃也需要兩年半時間，6個月時間飛往火星，停留18個月，再用6個月返回地球。在火星停留期間，宇航員要建立自給自足的人類社區，自己製造所需的食物、水和能源，此外，他們還要建造永久性基地，供未來登陸計劃使用。為了生存，他們可能需要製造能源的全新技術，還需要有待發明的合成材料。

NASA資深人士RobertBishop説：“人們並不瞭解有多麼困難，火星計劃的困難程度，超過我們所有做過的事情。我們成功的話，這將成為所有時代最偉大的工程學成就。”

現在，沒有人可以斷言，Vision將是人類新紀元的標誌，還是歷史上最令人瞠目的蠢行。沒有人確定，它是會向世界證明美國能夠做出超凡的成就，還是會在毫無意義的自我炫耀中浪費資源。不論代價如何，不論結果如何，火星計劃已經成為“NASA的重中之重”。

對NASA來説，火星探測計劃來得正是時候。幾年以來，經歷太空失事的NASA對最普通的航天任務也心驚膽顫。“哥倫比亞號”上的7位宇航員，在得州上空灰飛煙滅的航天飛機，被派往太空完成一項最世俗的任務，一項實驗內容是檢測太空中尿與油漆的混合情況。NASA官員説：“問題是，公眾並不瞭解我們做的工作。”NASA原本是民族英雄（瞧吧，美國人是能登上月球的民族），如今它像遲暮的老人，總愛提當年勇。

約翰遜航天中心本身就像是一個時代的錯誤，落伍於我們印象中的“太空時代”幾十年時間。它一直是載人航天計劃的象徵，這裏是控制中心的所在地，也是宇航員生活和訓練的大本營。如今，約翰遜航天中心看起來像未來派的過時版本。它坐落於休斯敦南部的廣闊土地上，幾乎所有建築都是40年前建造的。工作人員多數是政府承包商，穿着高爾夫T恤衫，大腹便便，脖子上掛着塑料ID卡，幾乎所有人都在下午4時30分準點下班。

約翰遜航天中心前負責人喬治·阿貝（George Abbey）説：“這是註定要做的事，即使要耗上半個世紀，花掉幾千億美元，即使這是我們肩負的最複雜、最有挑戰性的任務。無論如何，人類一定會前往火星。”

NASA現有的火箭在發送“載人探測器”升空後沒有足夠的燃料把它一路送到火星，如何輕柔地在火星上降落也是個問題。

飛抵火星在概念上並不複雜，問題是從地球到火星如此遙遠，根本沒有預防失敗的系統，一旦有任何失誤，不可能及時進行救援，休斯敦也面臨遙控修理的極大壓力。假如一個齒輪停止轉動，或導航系統偏離軌道，宇航員將被拋在3500萬英里遠的星球上。

除了對安全係數的擔心，NASA面臨的第一個障礙是，如何讓Winnebago（火星探測器的暱稱）離開地面。NASA現有的火箭在發送“載人探測器”升空後沒有足夠的燃料把它一路送到火星。於是NASA制定計劃，以20世紀70年代最強力的“土星V”火箭為參考建造強力發射火箭。即便如此，這枚火箭或許還是沒有足夠的動力把Win鄄nebago送到火星。NASA的專家正在考慮一個“多階段任務”，太空船被分成三四個部分，從不同的發射台升空，然後在軌道上接合。這個複雜的任務要求太空人離開指令艙，人工指揮讓航天器的各部分各就其位。即使是進行多階段發射，飛往火星所需的全部東西也不能一步到位。因此，NASA計劃建造兩個以上的Win鄄nebago，一個運送宇航員，一個裝載儀器及生活物資等“行李”。至於宇宙飛船的動力，工程師們正在嘗試多種方法：包括核裝置，太陽能板，甚至讓太空船擁有幾英里的磁場，以便藉助太陽風在太空行進。

讓Winnebago在火星上安全降落也是個問題。佐治亞州理工學院的年輕工程學教授巴比·布倫，一直致力於研究星際航天器如何輕柔地在目標星球上降落，而不是猛烈地撞擊墜毀。對他而言，幫助“載人探測器”剎車是最酷、最困難的課題。他説，最有可能的方法是，使用反推火箭和巨大的降落傘減慢速度。為了節省燃料，布倫推薦只用降落傘，但考慮到航天器的重量，“降落傘必須非常非常大，可能在撞到地面之前，降落傘會來不及全部打開。”

Winnebago進入火星軌道，宇航員們將會轉移到用於降落的小型飛船上，他們將開往火星的基地。宇航員抵達火星時，必定精疲力盡、身體虛弱，飛船必須依靠自動降落系統，在早先空降的物資附近100英尺左右降落，並且不能造成任何損傷。所有包裹和宇航員都必須在一個有科學研究價值的地點降落。這要求自動降落系統，在強風和沙塵暴的氣候中，連續幾次精確至100英尺執行任務。

進入零重力環境後，人體開始萎縮，骨頭密度也會下降，更為危險的是宇航員患癌症的危險大大增加。

除了火箭學和推進物理學，火星之旅還有更嚴峻的挑戰：如何讓宇航員活下去，以便完成複雜的體力和腦力任務，讓他們健康快樂那是奢談。進入零重力環境後，人體開始萎縮，包括心臟在內的肌肉在太空中不需要像在地球上那麼費力工作，自然而然萎縮。同樣，骨頭密度也會下降，在太空骨頭密度每個月下降1%，而在地球上一生總共下降20%.假如是造訪空間站的話，萎縮不是太大的問題，

因為宇航員整個太空之旅都保持零重力狀態。但經過6個月旅行飛抵火星後，宇航員將重新面對重力環境，為了生存需要強壯的肌肉。

約翰遜航天中心以及全美的幾十個醫生被召集解決這些問題。宇航員將會一直服藥物biphosphomates，防止骨質疏鬆以及腎結石的形成，這兩者是太空旅行的頑症。NASA正在製造全新的重力機器，模擬零重力狀態，一個瘦巴巴的生物學家在這種機器中用小指可以挑起500磅的槓鈴。宇航員們也要用特製的自行車等器械鍛鍊，這對加強心臟尤其重要。

更為危險的是宇航員患癌症的危險大大增加。地球大氣層保護人類免受X光和太陽質子放射線的照射，但在太空保護宇航員的只有太空船的薄薄艙壁。為了減少他們受的輻射，NASA在建造太空船時儘可能少用鋼鐵，這些金屬的中子遭到輻射後會遊離，假如被人體吸收，可能形成致癌的腫瘤。

NASA可能用船舶外殼的材料，再加上隱形轟炸機用的材料。這些合成材料有密集的電子和質子，宇航員受中子之害會減輕，不過只是減輕少許。Vanderbilt大學負責太空醫學研究的大衞·羅伯遜説：“即使我們做了最好的防護，前往火星的宇航員患癌症的幾率仍然大為增加，他們返回地球的時候，我們必須非常小心地觀察他們。”

此外，還有情感上的問題，工程學對此鞭長莫及。前往火星是史無前例的事，NASA的心理學家不得不研究歷史上的探險—————前往新大陸的海上航行，奔赴北極圈的狗拉雪橇旅行—————找出這些探險的成敗因素。

NASA遴選委員會主席杜恩·羅斯説，為確保火星探測器上的宇航員可以忍受艱苦環境，“我們必須非常非常謹慎地挑選宇航員”。

羅斯手上符合資格的申請者多得荒謬：每年兩萬人爭奪20個指標，但他看重的不單是智力或男子氣概，他更青睞“露營者”，他説：“信不信由你，獨自在森林中露營的人，更善於在火星上隨機應變。我們送到火星的宇航員可能有兩大特徵：他們必須周遊多個國家，讓我們確信他們可以和不同文化背景的人融洽相處，此外他們必須擁有豐富的露營經驗。”

火星沒有提供任何維持生命的東西，宇航員必須帶上所有物資，甚至要帶上從尿液提取水的儀器。

假如宇航員安全登陸火星，他們將會發現，火星是不歡迎來客的荒涼露營地。它的地表是不毛之地，無邊的戈壁沙漠覆蓋了整個星球。

那裏沒有水，有毒的空氣含有高濃度二氧化碳，讓人無法呼吸，温度平均是零下81OC，會把人活活凍死。星球上不時颳起邪惡的風暴，比卡特里娜颶風更強大，它鞭打着星球的地面，捲起遮天蔽日的沙塵。

火星沒有提供任何維持生命的東西。這意味着他們必須帶上所有物資：臨時住所，適用所有地形的交通工具，18個月的食物和用品，科學設備，鑽探火星取水的工具，還有建立永久性基地的物資。

宇航員可能需要一個小型核裝置提供電力，他們還需要超級防腐蝕塗料，保護帶來的每樣東西，使其免受火星沙暴的侵蝕。他們希望火星基地可以自動組裝，幾分鐘之內各種機關可以把摺紙式的裝備變成完整的帳篷，宇航員到達時，他們的住處已經自動準備好了。約翰遜航天中心工程師約翰·康納利説：“我們現在還做不到，但我們準備在月球上搞明白，基地多大程度可以自動建設，多少工作必須人力完成。”

NASA的太空生物學家正在改良能在零重力狀態下生存的植物，它們的功用是提供食物，並且把宇航員呼出的二氧化碳轉化為氧氣。

皮包骨的英國人納傑爾·帕克漢姆是這一領域的先驅，最近他在一個封閉的生物圈裏生活了3個月，試圖瞭解火星宇航員將會遭遇的問題。帕克漢姆和其他3位科學家利用水培的植物再造氧氣，利用化學物質處理尿液實現水的再生。實驗大獲成功，以至於他們不想離去。

帕克漢姆説，“無論是提供食物還是再循環氧氣，最有效率的植物竟然是矮小麥。”

因此，火星之旅很可能要帶上小麥，氧氣轉換的剩餘工作將依賴化學反應器，電解二氧化碳和水產生可呼吸的氧氣。

然後，還有水的問題。

宇航員在太空中每天要消耗三到四加侖的水，用水量太大從地球攜帶根本不現實。

為解決這一問題，NASA工程師DonHolder一直在馬歇爾太空飛行中心努力工作，嘗試找到從尿液提取水的途徑。在他迄今最好的系統中—————極可能成為火星上用的模型—————小便收集。在太空船上的圓筒形水槽中，圓筒一直旋轉，一個精確計温的加熱器燒開尿液，然後通過一個精良的過濾系統收集蒸氣。剩餘的液體，DonHolder説是“污穢、多泥的黑色鹹水”。《連線》雜誌記者，品嚐了從自己尿中提純的水，他這樣評價：“這確實不是Evian礦泉水，但它確實比我喝的許多淡啤酒要美味。”

俄羅斯太空指揮官曾因“心理創傷”拒絕完成指派的任務，而太空中的性問題也困擾着宇航員。

太空停留時間的最高紀錄是379天，這不到火星計劃所需時間的一半。在太空長期孤獨停留，對宇航員有什麼心理影響，可以從俄羅斯太空計劃中管窺一豹。俄羅斯把宇航員送到和平號空間站長期駐守。1997年，一系列的機械失靈，讓俄羅斯太空指揮官VasilyTsib鄄liyev出現“心理創傷”，他拒絕完成指派的任務，對控制中心試圖幫助他的醫生大吼大叫。為了讓可憐的同行平靜下來，美國宇航員用電腦播放電影《阿波羅13號》，並將英文對話翻譯成俄文。

為了讓火星宇航員完成任務，約翰遜航天中心的心理學小組將監控每個宇航員，根據個人情況調整他的日程安排，精確地計量他參與團隊工作的時間，獨自實驗、鍛鍊、休息、睡覺的時間。

但沒有人知道，這種手段能否有效地阻止宇航員發瘋。

家人的錄像，是穩定宇航員心理的重要手段，但在飛近火星的時候，航天飛機要延後20分鐘才能收到錄像。

2005年10月，美國國家科學院發佈報告提出了另外一個難點：太空中的性問題。完全沒有性生活的兩年半，顯然是太過於漫長。目前沒有人知道航天小組的構成情況—————是五男一女？三個同性戀男子？全部是單身人士？全部是已婚人士？他們是否會吸引對方？研究報告指出，任何組合都是危險的。假如沒有性愛，這可能是焦躁不安的兩年。但假如發生了任何星際性愛，或者是未遂的嘗試，情況都可能失去控制。空間站的俄羅斯宇航員向一位加拿大女宇航員強行“索吻”，她憤怒地跑掉。

控制中心遙控關閉了加拿大女宇航員的房門，讓俄羅斯人不得其門而入，等待兩個人冷靜下來。

假如宇航員在火星上沒有因為嫉妒把對方幹掉，平安度過了18個月，返回地球也需要他們飛回Winneba鄄go，再脱離軌道。走到這一步，他們需要的是大量火箭燃料，但燃料如此沉重，宇航員飛往火星時不可能帶足返回所需的燃料。這意味着NASA必須在月球或火星上提煉、粹取、製造燃料。太空工程師目前提出的計劃大都荒謬可笑。一個提議是，NASA精煉月亮上的岩石，提取材料建成太陽能板，通過微波把能源發射到火星上。另外一個提議是，讓NASA派遣成羣的機器人漫遊者搜遍整個月球，尋找太陽風吹到月球上的氦-3同位素，收集起來放入核反應堆，不僅可以為火星探測提供能源，更能解決地球的能源短缺。

另外一個稍微謙虛一些的計劃是，用核動力的燃燒機，把月球和火星的岩石分解成最基本的元素，比如説氫和碳，然後再把這些元素合成為燃料。但設計者不得不承認這只是奇想，從未有人試過製造太空的採礦燃料，經得起火星嚴酷氣候考驗的裝置也有待發明。

這一計劃預計耗時50年、耗資5000億美元，除了參與火星計劃的宇航員和工程師之外，幾乎沒有科學家認為這是個好主意。

專家説，火星計劃不僅僅是建造零重力精煉工廠或設計更強勁的火箭。送人類上火星需要科學和工業的重大飛躍。技術上的挑戰令人生畏，負責火星計劃的一流科學家都懷疑是否做得到。

阿波羅登月計劃的成員、NASA系統工程師Gentry Lee説：“最令我擔憂的是，我認為我們還沒有聰明到能立即開展火星計劃。”

另外，這一計劃預計耗時50年、耗資5000億美元，漫長的時間和鉅額資金也讓NASA處境尷尬。

不管布什政府怎麼説，事實擺在那兒：NASA沒有財力同時資助太空探測和科學研究。為支付火星載人計劃的費用，NASA事實上將放棄所有其他科學項目，無論它們影響有多深遠。

除參與火星計劃的宇航員和工程師之外，幾乎沒有科學家認為火星載人計劃是個好主意。假如你詢問科學家的意見，多數人會説“火星載人計劃沒有真正的科學依據”。美國國會預算辦公室宣佈，NASA預計到2018年將花費1040億美元，但火星計劃會超過預算，逼迫NASA取消一些極有前途的科學實驗。約翰遜航天中心前主管喬治·阿貝説，最終的經費可能高達5000億美元。NASA內部人士表示：“你談論的是一個5000億美元的項目，但他們一年給的預算只有10億。火星計劃要麼吞噬其他科研經費，要麼自取滅亡，這是遲早的事。”

喬治·阿貝相信人類有能力登陸火星，但他提出了一個籌募資金的簡單辦法：火星登陸計劃像國際空間站一樣變成國際合作項目，爭取歐洲、日本、中國、巴西和加拿大的支持。Lee説：“我的希望是，正如阿波羅登月計劃是冷戰時期美國霸權地位的明顯象徵，火星計劃也要成為新時代國際合作的象徵。”

不幸的是，布什政府並不以團結聞名。為了支付火星計劃的費用，美國叫停航天飛機，這讓歐洲人大為不滿，他們花費數百萬美元進行科學試驗，對航天飛機十分依賴。歐洲太空署威脅説，它將聯合俄羅斯和日本發展自己的登月太空船。

但在眼下，抵達火星及安全返回仍是遠期目標。假如火星計劃讓太多國會議員覺得毫無意義，假如經費開支完全失控，假如太空船起飛並墜毀，假如火星被證明不適合人類居住，那麼這所有的努力將可能成為人類歷史上最昂貴、最愚蠢、最浪費資源的計劃。

我們能把火星變成地球嗎？能將火星凜冽寒冷、空氣稀薄的地表轉化為更加適宜於人類居住的地球環境嗎？如果能，我們應該怎樣做？

第一個答案非常明確：當然，我們完全有可能做到。通過宇宙飛船發回的數據（包括目前正在火星探測的飛行器在內），我們已經發現有證據可以表明，在火星形成初期，它的氣候温和，有一段時間曾有河流流入汪洋大海的跡象。在地球上生活的我們，已經知道如何讓行星變暖的方法，那就是向大氣層中添加一些温室氣體。大量的二氧化碳曾經使火星的氣候變得温和，並且目前在火星上仍然可能存在着二氧化碳。在凍結的泥土和極地冰蓋中還可能存在着水。要將火星恢復到它的最佳氣候階段，我們所需要的就是一位擁有龐大預算的園藝師。

美國宇航局（NASA）的行星科學家克里斯·麥凱（ChrisMcKay）表示，將火星地球化的大部分工作需要火星自身完成。

麥凱説：“人類所做的工作只是將火星的氣候變暖，然後撒下孕育生命的種子。”全氟化碳（Perfluorocarbons）是一種強效的温室氣體，可以用火星的泥土和空氣中的成分合成獲得，然後將它釋放到大氣中。這會使整個行星變暖，然後它們就會釋放出冷凍的二氧化碳氣體。二氧化碳會升高温度，將大氣壓力增加到能讓液態水流動的程度。與此同時，威斯康星大學的植物學家詹姆斯·格雷厄姆（James Graham）説，通過這種方法，人類殖民者就可以在這顆紅色的星球上建立一個可持續的生態環境。首先在火星的南極地區會生長出細菌和地衣類植物，之後會出現苔蘚類植物，一千年或更長時間後會長出紅杉樹。再經過幾千年的時間，長成的森林會逐漸培育釋放出氧氣。

像火星協會主席羅伯特·祖布林（Robert Zubrin）這樣的積極人士，仍然夢想着在火星上會出現人類的城市。祖布林是一位工程師，他認為人類文明只有通過無限擴張，才有可能得到繁榮發展。這類處於研究前沿的課題只對麥凱一類科學家來説具有可行性。他説：“我們將來居住在火星上，就像居住在南極地區一樣。在南極沒有小學。”但他認為人類在未來的火星上所學習到的經驗會有助於我們與地球更為融洽地相處。但是，有關實現該計劃的時間尚有待商榷。火星目前對人類沒有直接利害關係，或許，地球上的麻煩已經夠讓人類頭痛不已。但是，做為這個星球上最為強勢的領導，美國一個由白宮指定的討論組最近建議首先在月球或小行星上嘗試一下，並指出宇航局缺少進行太空之旅的預算費用。最後一點，我們還無法估算出，要將一顆死氣沉沉的行星變成地球一樣的綠色星球到底會花費多少費用。