火星時代:人類拓殖太空的挑戰與前景
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目錄

《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

試閱內容

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。」

商品簡介

「50年後的人會大吃一驚,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。」

朗・霍華,摘自序言

●與國家地理頻道《火星時代》共同製作,以扎實的科學根據描述未來人類拓殖火星的大冒險

●由《阿波羅13號》導演朗・霍華撰寫推薦序

●NASA科學家、研究員與太空人針對著陸火星、人體適應、外星生命等各種主題進行深入講解

見證人類成為行星際物種的新時代

這一次,我們的目的不是探訪,而是居留

翻開書頁,展開一趟火星遠征之旅。

本書以獨特的敘事方式,搭配許多專家訪談與科學原理解說,將時間點設在未來,描述人類拓殖火星的故事。同時探討許多問題,像是人體在長期太空旅行中會有怎麼樣的變化、如何在致命的新世界中生存、怎麼尋找火星上的水源與外星生命,以及拓殖火星後的長期規劃。本書將帶領讀者到數百萬公里之遙的太空、數十年之後的未來,探勘人類在太陽系中的下一個居所。

火星正在呼喚我們,人類的下一場大冒險,是探索太陽系!

我們投身這趟旅程後,會浮現許多問題,要怎麼抵達火星?為何而去?到了火星後,會發生什麼事?

本書以更宏觀、更長遠的視角,解答人類拓殖火星的實際狀況。透過許多攝自地球、太空和火星上的照片與地圖,加上頂尖專家團隊進行主題式探討,帶領我們到數千萬公里之遙的遠方,及數十年之後的未來,探看人類在太陽系中的下一個居所。

作者簡介

李奧納德・大衛(Leonard David)

報導太空探索議題的資歷已超過50年。曾獲2010年美國國家太空俱樂部新聞獎(National Space Club Press Award),也曾任美國國家太空協會(National Space Society)刊物《迎向星空》(Ad Astra)及《太空世界》(Space World)的主編。他與巴茲・艾德林(Buzz Aldrin)合著有《前進火星:尋找人類文明的下一個棲息地》(Mission to Mars: My Vision for Space Exploration,中文版於2014年出版)。大衛也在Space.com撰寫「太空內幕」(Space Insider)專欄,其作品常見於不同出版媒體。他目前與妻子芭芭拉住在美國科羅拉多州的戈爾登。

譯者簡介

姚若潔

台灣大學昆蟲學碩士,英國布來頓大學視覺傳達博士候選人。喜愛科學的理性想像也喜愛藝術的感性創造,目前以翻譯與寫作同時進行兩方面的探索。從事科普翻譯十餘年,視翻譯為促進不同世界溝通的有效方法。近期譯作包括國家地理《火星零距離》(合譯)、《圖解太空》、及《科學人》雜誌篇章。翻譯《火星時代》期間,不僅滿足了對登陸火星的好奇,也對人類在太陽系的未來更感興趣。

作者自序

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

火星時代:人類拓殖太空的挑戰與前景
MARS: OUR FUTURE ON THE RED PLANET
作者:李奧納德・大衛(Leonard David)
譯者:姚若潔
出版社:大石文化
出版日期:2017-06-12
ISBN:9789869483421
定價:880元
特價:79折  695
特價期間:2019-06-26 ~ 2019-09-30其他版本:二手書 71 折, 625 元起