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火星|我們在紅色星球上的未來

5月15日,“天問壹號”成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區,我國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。天問壹號任務實現了我國首次地外行星著陸,是中國航天事業發展中又壹具有重大意義的裏程碑。

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人類的壹大步

21世紀30年代的某壹天,壹片奇怪的陰影從火星泛紅的遠景中滑過。

第壹批來自地球的遠征隊員抵達火星,這壹 歷史 性的行動平衡了隨性混雜起來的火箭推進力、堅定的意誌和難得壹見的運氣等因素。飛船在接近這顆行星時,伸出了著陸架。人類利用動力裝置在火星上進行安全的降落是壹場名副其實的烈火試煉。

無人航天器之前就曾造訪過那裏。在過去的幾十年裏,火星經歷了飛掠、環繞、撞擊、雷達脈沖、相機測繪、監聽、傘降以及彈跳、翻滾、鏟挖和鉆孔、嗅聞、烘烤、品嘗,還有激光攻擊。

但是迄今為止,人類對火星的探測還有最後壹件事沒有完成,那就是人類親自踏上這顆紅色行星。到了21世紀,人類有望第壹次把腳印印在這顆遙遠行星的沙塵表面。不過,踏上火星只是第壹步,難的是在火星上長期生存下來。

把這麽多人從地球送到火星上拓荒,要歷經長達數月的旅程,需要帶上大量補給和裝備,還有防輻射設備。這意味著要把千百噸重物壹次發射離開地球,這壹切全靠重型運載火箭的幫助才能得以實現。

科學家和工程師們很早就開始為人類的第壹個火星基地尋找理想的地點。最佳基地位置的選擇並不僅僅出於安全的考慮,還必須有極高的科學 探索 價值,或者說,可以為人類在這顆紅色行星上尋找生命的“第二個搖籃”提供線索。

此外,人類要想在這顆紅色行星上停留足夠長的時間,就應當著眼於本身的資源。目前,壹組新的航天器正計劃搜尋火星的地下水冰。火星和地球之間距離遙遠,因此盡管訊息可以以光速傳播,但這兩個世界之間的通信還是會有延遲。

火星上的思想

宇航員們前往火星的旅程漫長而又危險,它是長跑運動員孤獨感的行星際版本。且不說要達成長期駐留火星這壹目標所帶來的心理緊張,光是面對並忍耐初到這顆紅色行星時的情緒和精神上的波動就已經夠艱難的了。

誰應該去火星呢?而他們又適合飛行嗎?在每個人的旅行包裏,有哪些是旅居火星的必備物資呢?關於人類如何應對極端環境並在其中生活,這裏給出了壹些早期的線索。

人類個體已經通過多種方式在為前往火星的漫漫征途開展訓練。國際空間站就成為評估長期空間任務會對宇航員們造成何種影響的 社會 心理中心。壹個 歷史 事實是:美國“天空實驗室(Skylab)”的壹支機組曾於 20 世紀 70 年代“罷工”,因為地面飛控人員對他們提出了太多的要求。在持續 84 天的最後壹次天空實驗室飛行任務中,機組人員抱怨日程排得太滿,他們疲於奔命。為了要讓地面控制部門清楚無誤地了解他們的呼聲,他們隨後就發起了為期壹天的罷工。

最近,兩位 ISS 的宇航員——美國宇航員斯科特·凱利和俄羅斯宇航員米哈伊爾·科爾尼延科——錄制了壹段充滿教育意義的旅行紀錄片。他們在軌道上待了近壹年的時間,完成了壹次突破性的續航任務。他們應對和消除孤獨感的方法為未來執行火星任務提供了思路。

效力於NASA的同卵雙胞胎宇航員斯科特·凱利和馬克·凱利參與了壹項研究,它被明確地稱為“雙胞胎研究”。該地外研究的目的是觀察空間飛行在宇航員斯科特身上可能誘發的影響和變化,其參照系是他在地球上的孿生兄弟馬克。這項對擁有相同基因但在不同環境中生活了壹年的兩個個體的新穎評估是由高校、企業和政府實驗室的專家協作開展的多層面國家研究項目。

這項研究包含的生命科學問題諸如:人類的免疫系統在太空中是如何變化的?空間輻射會使太空旅行者未老先衰嗎?微重力對人類消化有什麽影響?為什麽宇航員報告視力發生變化?以及所謂“太空迷惘( space fog)”現象——地球軌道上的壹些宇航員過去曾報告過的註意力不集中和精神遲鈍——究竟是怎麽壹回事?

估測繞火星飛行機組的空間輻射風險壹直是個居於核心的重要問題。宇航員們在地球之外旅行的另壹項值得憂慮的問題是患致命癌癥的風險。在如國際空間站這樣緊貼地球的近地軌道旅行中,宇航員們在壹定程度上受到了地球磁場和這顆固態行星本身的庇護。但前往火星則是另壹回事:宇航員們會暴露在宇宙之中。壹些研究指出,輻射會對中樞神經系統造成危害,甚至會加速阿爾茨海默病的發展。

想象壹下,去壹趟火星回來後,卻不記得這次冒險。對許多人來說,這似乎不可思議。在把人類送上這顆紅色行星之前,還有壹長串醫學問題需要專門研究。

生命的跡象

自美國的海盜 1 號( Viking 1)和海盜 2 號( Viking 2)著陸器登陸火星,至今已歷時 40 年,它們被送去探查火星生命的前景,是滅絕還是存世。多年的數據解讀和 26 次生命搜尋實驗之後,這些先驅機器人似乎已經做出了回應:“妳能重復壹下這個問題嗎?”盡管參與海盜計劃( Viking project)的大多數研究人員相信它報告了火星上無法探測到生命,但這個判斷並非沒有異議, 探索 還在繼續。數十年以後,由多國承擔的幾十億美元資金耗費在了火星飛船上,但對這顆行星過往或現存生命的調查依然持續——即使火星上的生命早已逝去,甚至根本就沒有存在過。

NASA 的下壹輛核動力火星車於 2020 年發射,它將與好奇號火星車壹道,去掃描因地質多樣性而被選定的地形,尋找過往生命的跡象,收集火星生命樣本,以便最終將其運回地球——這是壹項耗資巨大且頗具爭議的任務。盡管地球作為火星生命樣本接收端的風險被認為是極低的,卻並非為零。運回火星生命樣本很可能意味著要應對生物學上的“燙手山芋”,更不必提還有關於火星爬蟲吞噬地球生物圈 的激烈言辭和公眾擔憂了,就像邁克爾·克萊頓的《仙女座菌株》中所描述的災難壹樣。

探險者們甚至需要當心他們從外面帶進火星住所的東西。考慮到阿波羅月球行走者的遭遇:在月球上昂首闊步並返回他們的登月艙後,阿波羅的機組人員註意到他們帶著月球塵埃顆粒進入了住所。在脫去頭盔的時候,有些人把聞到的氣味比作壁爐裏的潮濕灰燼。“我能說的是,對這種氣味,所有人的瞬間印象就是用過的火藥味。”綽號“傑克”的阿波羅17號宇航員哈裏森·施米特回憶道,他曾於1972年12月在月球表面行走過。因此對21世紀的宇航員來說,在火星上調整腳步和嗅覺是設計居住地及確立居住習慣時要權衡的因素。

全球視野

全世界對抵達火星壹睹美景的渴望與日俱增。 20 世紀 60 年代初的美蘇太空競賽已成往事,主導思想也不再是 20 世紀那種要搶占上風的理念。如今,有壹批國家正在學著通力合作,***同開發抵達火星所需的技術。全世界很多國家,包括美國傳統太空夥伴以外的壹些國家,都在思考、談論並致力於向火星發射航天器,並希望最終將人類送上火星。

例如,歐洲、俄羅斯、中國和印度之間,以及美國和其他國家的航天合作,很可能會形成合力,使著陸火星在經濟上更為可行,在技術上也更加現實。同樣令人興奮的是,私營企業日益增長的熱情也大大推動了人類火星之旅的進程。如今,已經有壹大批國家把目光投向了火星。

在美國總統巴拉克·奧巴馬發表 2015 年國情咨文時,宇航員斯科特·凱利就坐在觀眾席上,他即將開始自己的外太空之年。奧巴馬總統和國會以歡呼向他致敬,隨後總統敦促國會支持“重啟空間計劃”,目標是“進軍太陽系,不僅要抵達,還須能駐紮”。這些話再次證實了他 2010 年 4 月 15 日在佛羅裏達州肯尼迪空間中心發表的有關空間探測的演講。“我們希望到 2025 年能夠擁有適於長途旅行的新型宇宙飛船,開啟月球以外的首次載人深空任務。”奧巴馬總統說道,“我相信,到 21 世紀 30 年代中期,我們能夠把人類送上環火星軌道並讓他們安全返回地球。再往後,我們可以讓人類著陸火星。我滿懷期待地迎接這壹天的來臨。”

著陸火星

展望長達半個世紀的火星移民歷程是最佳的占蔔。當然,僅僅是描繪密封、圓頂的飛地組成的封閉式社區,這想象得也太簡單了。危險總是存在於 探索 的邊界,用 T. S. 埃利奧特的話來說,“只有那些敢於冒險走得極遠的人才有可能發現他們能走多遠”。微重力、長期旅行、輻射、宇宙線,這些恐懼因素將會被克服嗎?它們將會被其他我們從今天的觀點出發無法預言的因素所取代嗎?有許多專家說,我們需要為壹場巨大的變革做好心理準備。

我們將不只是登陸火星,還要在那裏建立社區。從這壹假設出發,我們需要預料到長期生活以及最終在第四行星上生育的生物學影響,首先要考慮的是輻射影響。人類在火星上的主要 健康 問題是輻射暴露。宇航員在火星長途跋涉時,將暴露在銀河系宇宙輻射和周期性太陽風暴期間增強的輻射中。“輻射暴露的最大威脅是有可能在安全返回地球後的某個時候死於輻射誘發的癌癥。”弗吉尼亞州福爾斯徹奇的壹家研究基金會 ANSER 的空間輻射專家羅恩·特納這樣說道。“有限的研究也表明,輻射暴露可能造成的影響會在壹次長期任務期間而不是幾年後顯現。”特納補充道,“退行性或急性影響可能包括心臟病、免疫系統有效性降低,甚至是患阿爾茨海默病類神經癥狀的潛在風險。”

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