[科技]殖民火星

　　在布什总统宣布载人登陆火星成为美国太空计划的新方向后，NASA的工程师和科学家手忙脚乱了很长时间，重新设定计划和首要任务。吹毛求疵、直言不讳、呆板严肃的科学家，突然间做起《星球大战》式的美梦—————探索遥远的银河系，在其他行星殖民。然而，这项困难重重的计划究竟是耗时50年、耗资5000亿美元的史上最昂贵蠢行，还是人类移民外太空的最前瞻壮举？

　　勇气号火星车在火星上发回的360度全景照片。

　　这是一组火星探测器发回的火星地表照片。

　　火星载人探测计划成为NASA的重点目标，这一计划将耗资5000亿美元，历时50年。

　　NASA重振的机会

　　“从长远来看，人们不可能生存在一个星球上，未来某一天，虽然我不知道是何时，但总有一天，住在外星球上的人类会比地球上的多。”

　　把6名宇航员送往火星的太空船，是一个区区15英尺宽的单体舱，这个所谓的“载人探测器”十分迷你，指令舱像绑在助推装置上的金枪鱼罐头，3枚巨大的助推火箭将把它送入轨道。一旦进入太空，太空舱将与运载火箭结合在一起，它的大小仿若小型的郊区房子，分为上下两层，由两个圆柱体堆在一起。底层是宿舍的模样，有大厅、厨房、壁橱大小的卧室，宇航员把睡袋固定在墙上，以免在失重状态下满世界乱飞。在二楼，有一小块区域是用来做科学实验的，还有驾驶舱。宇航员们在狭窄的飞船中熬上6个月才能抵达火星，返回地球又要6个月。

　　这不是无所事事的孩子异想天开的科幻小说场景，去年秋天，美国国家航空和航天局（NASA）悄无声息地开始了“火星载人探测器”的计划。2004年，布什总统宣布，载人登陆火星将是美国太空计划的新方向，NASA的工程师和科学家手忙脚乱了很长时间，重新设定计划和首要任务。太空船现在仍是试验性质，负责设计的承包商只接到大致的指导方针。在正式计划出现之前，NASA工程师只能用隐喻代指太空船，他们称其为Winnebago（温尼贝戈人，北美洲印第安人），“Win鄄nebago可以载多少人？”如今，太空船有了正式的计划，他们的谈话内容越来越异想天开。吹毛求疵、直言不讳、呆板严肃的科学家，突然间做起《星球大战》式的美梦—————探索遥远的银河系，在其他行星殖民。

　　对正从“哥伦比亚号”失事中振作起来的NASA来说，火星计划提供了恢复名誉的机会。NASA局长迈克尔·格里芬表示：“从长远来看，人们不可能生存在一个星球上，未来某一天，虽然我不知道是何时，但总有一天，住在外星球上的人类会比地球上的多。”

　　最具挑战性的任务

　　NASA需要从未制造过的新型火箭，需要想像不到的自动机械设备，还需要工程师理想中的全新技术。

　　然而在现阶段，Vision与其说是一个严谨的科学计划，还不如说是布什总统的突发奇想。为了实现火星载人探测计划，NASA需要从未制造过的新型火箭，需要想像不到的自动机械设备，还需要工程师理想中的全新技术。“阿波罗”登月计划单程往返时间是3天，但是，以地球和火星之间的最近距离计算，火星计划也需要两年半时间，6个月时间飞往火星，停留18个月，再用6个月返回地球。在火星停留期间，宇航员要建立自给自足的人类社区，自己制造所需的食物、水和能源，此外，他们还要建造永久性基地，供未来登陆计划使用。为了生存，他们可能需要制造能源的全新技术，还需要有待发明的合成材料。

　　NASA资深人士RobertBishop说：“人们并不了解有多么困难，火星计划的困难程度，超过我们所有做过的事情。我们成功的话，这将成为所有时代最伟大的工程学成就。”

　　现在，没有人可以断言，Vision将是人类新纪元的标志，还是历史上最令人瞠目的蠢行。没有人确定，它是会向世界证明美国能够做出超凡的成就，还是会在毫无意义的自我炫耀中浪费资源。不论代价如何，不论结果如何，火星计划已经成为“NASA的重中之重”。

　　对NASA来说，火星探测计划来得正是时候。几年以来，经历太空失事的NASA对最普通的航天任务也心惊胆颤。“哥伦比亚号”上的7位宇航员，在得州上空灰飞烟灭的航天飞机，被派往太空完成一项最世俗的任务，一项实验内容是检测太空中尿与油漆的混合情况。NASA官员说：“问题是，公众并不了解我们做的工作。”NASA原本是民族英雄（瞧吧，美国人是能登上月球的民族），如今它像迟暮的老人，总爱提当年勇。

　　约翰逊航天中心本身就像是一个时代的错误，落伍于我们印象中的“太空时代”几十年时间。它一直是载人航天计划的象征，这里是控制中心的所在地，也是宇航员生活和训练的大本营。如今，约翰逊航天中心看起来像未来派的过时版本。它坐落于休斯敦南部的广阔土地上，几乎所有建筑都是40年前建造的。工作人员多数是政府承包商，穿着高尔夫T恤衫，大腹便便，脖子上挂着塑料ID卡，几乎所有人都在下午4时30分准点下班。

　　约翰逊航天中心前负责人乔治·阿贝（George Abbey）说：“这是注定要做的事，即使要耗上半个世纪，花掉几千亿美元，即使这是我们肩负的最复杂、最有挑战性的任务。无论如何，人类一定会前往火星。”

　　如何飞抵火星

　　NASA现有的火箭在发送“载人探测器”升空后没有足够的燃料把它一路送到火星，如何轻柔地在火星上降落也是个问题。

　　飞抵火星在概念上并不复杂，问题是从地球到火星如此遥远，根本没有预防失败的系统，一旦有任何失误，不可能及时进行救援，休斯敦也面临遥控修理的极大压力。假如一个齿轮停止转动，或导航系统偏离轨道，宇航员将被抛在3500万英里远的星球上。

　　除了对安全系数的担心，NASA面临的第一个障碍是，如何让Winnebago（火星探测器的昵称）离开地面。NASA现有的火箭在发送“载人探测器”升空后没有足够的燃料把它一路送到火星。于是NASA制定计划，以20世纪70年代最强力的“土星V”火箭为参考建造强力发射火箭。即便如此，这枚火箭或许还是没有足够的动力把Win鄄nebago送到火星。NASA的专家正在考虑一个“多阶段任务”，太空船被分成三四个部分，从不同的发射台升空，然后在轨道上接合。这个复杂的任务要求太空人离开指令舱，人工指挥让航天器的各部分各就其位。即使是进行多阶段发射，飞往火星所需的全部东西也不能一步到位。因此，NASA计划建造两个以上的Win鄄nebago，一个运送宇航员，一个装载仪器及生活物资等“行李”。至于宇宙飞船的动力，工程师们正在尝试多种方法：包括核装置，太阳能板，甚至让太空船拥有几英里的磁场，以便借助太阳风在太空行进。

　　让Winnebago在火星上安全降落也是个问题。佐治亚州理工学院的年轻工程学教授巴比·布伦，一直致力于研究星际航天器如何轻柔地在目标星球上降落，而不是猛烈地撞击坠毁。对他而言，帮助“载人探测器”刹车是最酷、最困难的课题。他说，最有可能的方法是，使用反推火箭和巨大的降落伞减慢速度。为了节省燃料，布伦推荐只用降落伞，但考虑到航天器的重量，“降落伞必须非常非常大，可能在撞到地面之前，降落伞会来不及全部打开。”

　　Winnebago进入火星轨道，宇航员们将会转移到用于降落的小型飞船上，他们将开往火星的基地。宇航员抵达火星时，必定精疲力尽、身体虚弱，飞船必须依靠自动降落系统，在早先空降的物资附近100英尺左右降落，并且不能造成任何损伤。所有包裹和宇航员都必须在一个有科学研究价值的地点降落。这要求自动降落系统，在强风和沙尘暴的气候中，连续几次精确至100英尺执行任务。

　　宇航员的生存问题

　　进入零重力环境后，人体开始萎缩，骨头密度也会下降，更为危险的是宇航员患癌症的危险大大增加。

　　除了火箭学和推进物理学，火星之旅还有更严峻的挑战：如何让宇航员活下去，以便完成复杂的体力和脑力任务，让他们健康快乐那是奢谈。进入零重力环境后，人体开始萎缩，包括心脏在内的肌肉在太空中不需要像在地球上那么费力工作，自然而然萎缩。同样，骨头密度也会下降，在太空骨头密度每个月下降1%，而在地球上一生总共下降20%.假如是造访空间站的话，萎缩不是太大的问题，

　　因为宇航员整个太空之旅都保持零重力状态。但经过6个月旅行飞抵火星后，宇航员将重新面对重力环境，为了生存需要强壮的肌肉。

　　约翰逊航天中心以及全美的几十个医生被召集解决这些问题。宇航员将会一直服药物biphosphomates，防止骨质疏松以及肾结石的形成，这两者是太空旅行的顽症。NASA正在制造全新的重力机器，模拟零重力状态，一个瘦巴巴的生物学家在这种机器中用小指可以挑起500磅的杠铃。宇航员们也要用特制的自行车等器械锻炼，这对加强心脏尤其重要。

　　更为危险的是宇航员患癌症的危险大大增加。地球大气层保护人类免受X光和太阳质子放射线的照射，但在太空保护宇航员的只有太空船的薄薄舱壁。为了减少他们受的辐射，NASA在建造太空船时尽可能少用钢铁，这些金属的中子遭到辐射后会游离，假如被人体吸收，可能形成致癌的肿瘤。

　　NASA可能用船舶外壳的材料，再加上隐形轰炸机用的材料。这些合成材料有密集的电子和质子，宇航员受中子之害会减轻，不过只是减轻少许。Vanderbilt大学负责太空医学研究的大卫·罗伯逊说：“即使我们做了最好的防护，前往火星的宇航员患癌症的几率仍然大为增加，他们返回地球的时候，我们必须非常小心地观察他们。”

　　此外，还有情感上的问题，工程学对此鞭长莫及。前往火星是史无前例的事，NASA的心理学家不得不研究历史上的探险—————前往新大陆的海上航行，奔赴北极圈的狗拉雪橇旅行—————找出这些探险的成败因素。

　　NASA遴选委员会主席杜恩·罗斯说，为确保火星探测器上的宇航员可以忍受艰苦环境，“我们必须非常非常谨慎地挑选宇航员”。

　　罗斯手上符合资格的申请者多得荒谬：每年两万人争夺20个指标，但他看重的不单是智力或男子气概，他更青睐“露营者”，他说：“信不信由你，独自在森林中露营的人，更善于在火星上随机应变。我们送到火星的宇航员可能有两大特征：他们必须周游多个国家，让我们确信他们可以和不同文化背景的人融洽相处，此外他们必须拥有丰富的露营经验。”

　　殖民岁月白手起家

　　火星没有提供任何维持生命的东西，宇航员必须带上所有物资，甚至要带上从尿液提取水的仪器。

　　假如宇航员安全登陆火星，他们将会发现，火星是不欢迎来客的荒凉露营地。它的地表是不毛之地，无边的戈壁沙漠覆盖了整个星球。

　　那里没有水，有毒的空气含有高浓度二氧化碳，让人无法呼吸，温度平均是零下81OC，会把人活活冻死。星球上不时刮起邪恶的风暴，比卡特里娜飓风更强大，它鞭打着星球的地面，卷起遮天蔽日的沙尘。

　　火星没有提供任何维持生命的东西。这意味着他们必须带上所有物资：临时住所，适用所有地形的交通工具，18个月的食物和用品，科学设备，钻探火星取水的工具，还有建立永久性基地的物资。

　　宇航员可能需要一个小型核装置提供电力，他们还需要超级防腐蚀涂料，保护带来的每样东西，使其免受火星沙暴的侵蚀。他们希望火星基地可以自动组装，几分钟之内各种机关可以把折纸式的装备变成完整的帐篷，宇航员到达时，他们的住处已经自动准备好了。约翰逊航天中心工程师约翰·康纳利说：“我们现在还做不到，但我们准备在月球上搞明白，基地多大程度可以自动建设，多少工作必须人力完成。”

　　NASA的太空生物学家正在改良能在零重力状态下生存的植物，它们的功用是提供食物，并且把宇航员呼出的二氧化碳转化为氧气。

　　皮包骨的英国人纳杰尔·帕克汉姆是这一领域的先驱，最近他在一个封闭的生物圈里生活了3个月，试图了解火星宇航员将会遭遇的问题。帕克汉姆和其他3位科学家利用水培的植物再造氧气，利用化学物质处理尿液实现水的再生。实验大获成功，以至于他们不想离去。

　　帕克汉姆说，“无论是提供食物还是再循环氧气，最有效率的植物竟然是矮小麦。”

　　因此，火星之旅很可能要带上小麦，氧气转换的剩余工作将依赖化学反应器，电解二氧化碳和水产生可呼吸的氧气。

　　然后，还有水的问题。

　　宇航员在太空中每天要消耗三到四加仑的水，用水量太大从地球携带根本不现实。

　　为解决这一问题，NASA工程师DonHolder一直在马歇尔太空飞行中心努力工作，尝试找到从尿液提取水的途径。在他迄今最好的系统中—————极可能成为火星上用的模型—————小便收集。在太空船上的圆筒形水槽中，圆筒一直旋转，一个精确计温的加热器烧开尿液，然后通过一个精良的过滤系统收集蒸气。剩余的液体，DonHolder说是“污秽、多泥的黑色咸水”。《连线》杂志记者，品尝了从自己尿中提纯的水，他这样评价：“这确实不是Evian矿泉水，但它确实比我喝的许多淡啤酒要美味。”

　　长期孤独停留的伤害

　　俄罗斯太空指挥官曾因“心理创伤”拒绝完成指派的任务，而太空中的性问题也困扰着宇航员。

　　太空停留时间的最高纪录是379天，这不到火星计划所需时间的一半。在太空长期孤独停留，对宇航员有什么心理影响，可以从俄罗斯太空计划中管窥一豹。俄罗斯把宇航员送到和平号空间站长期驻守。1997年，一系列的机械失灵，让俄罗斯太空指挥官VasilyTsib鄄liyev出现“心理创伤”，他拒绝完成指派的任务，对控制中心试图帮助他的医生大吼大叫。为了让可怜的同行平静下来，美国宇航员用电脑播放电影《阿波罗13号》，并将英文对话翻译成俄文。

　　为了让火星宇航员完成任务，约翰逊航天中心的心理学小组将监控每个宇航员，根据个人情况调整他的日程安排，精确地计量他参与团队工作的时间，独自实验、锻炼、休息、睡觉的时间。

　　但没有人知道，这种手段能否有效地阻止宇航员发疯。

　　家人的录像，是稳定宇航员心理的重要手段，但在飞近火星的时候，航天飞机要延后20分钟才能收到录像。

　　2005年10月，美国国家科学院发布报告提出了另外一个难点：太空中的性问题。完全没有性生活的两年半，显然是太过于漫长。目前没有人知道航天小组的构成情况—————是五男一女？三个同性恋男子？全部是单身人士？全部是已婚人士？他们是否会吸引对方？研究报告指出，任何组合都是危险的。假如没有性爱，这可能是焦躁不安的两年。但假如发生了任何星际性爱，或者是未遂的尝试，情况都可能失去控制。去年，空间站的俄罗斯宇航员向一位加拿大女宇航员强行“索吻”，她愤怒地跑掉。

　　控制中心遥控关闭了加拿大女宇航员的房门，让俄罗斯人不得其门而入，等待两个人冷静下来。

　　假如宇航员在火星上没有因为嫉妒把对方干掉，平安度过了18个月，返回地球也需要他们飞回Winneba鄄go，再脱离轨道。走到这一步，他们需要的是大量火箭燃料，但燃料如此沉重，宇航员飞往火星时不可能带足返回所需的燃料。这意味着NASA必须在月球或火星上提炼、粹取、制造燃料。太空工程师目前提出的计划大都荒谬可笑。一个提议是，NASA精炼月亮上的岩石，提取材料建成太阳能板，通过微波把能源发射到火星上。另外一个提议是，让NASA派遣成群的机器人漫游者搜遍整个月球，寻找太阳风吹到月球上的氦-3同位素，收集起来放入核反应堆，不仅可以为火星探测提供能源，更能解决地球的能源短缺。

　　另外一个稍微谦虚一些的计划是，用核动力的燃烧机，把月球和火星的岩石分解成最基本的元素，比如说氢和碳，然后再把这些元素合成为燃料。但设计者不得不承认这只是奇想，从未有人试过制造太空的采矿燃料，经得起火星严酷气候考验的装置也有待发明。

　　昂贵的代价

　　这一计划预计耗时50年、耗资5000亿美元，除了参与火星计划的宇航员和工程师之外，几乎没有科学家认为这是个好主意。

　　专家说，火星计划不仅仅是建造零重力精炼工厂或设计更强劲的火箭。送人类上火星需要科学和工业的重大飞跃。技术上的挑战令人生畏，负责火星计划的一流科学家都怀疑是否做得到。

　　阿波罗登月计划的成员、NASA系统工程师Gentry Lee说：“最令我担忧的是，我认为我们还没有聪明到能立即开展火星计划。”

　　另外，这一计划预计耗时50年、耗资5000亿美元，漫长的时间和巨额资金也让NASA处境尴尬。

　　不管布什政府怎么说，事实摆在那儿：NASA没有财力同时资助太空探测和科学研究。为支付火星载人计划的费用，NASA事实上将放弃所有其他科学项目，无论它们影响有多深远。

　　除参与火星计划的宇航员和工程师之外，几乎没有科学家认为火星载人计划是个好主意。假如你询问科学家的意见，多数人会说“火星载人计划没有真正的科学依据”。美国国会预算办公室宣布，NASA预计到2018年将花费1040亿美元，但火星计划会超过预算，逼迫NASA取消一些极有前途的科学实验。约翰逊航天中心前主管乔治·阿贝说，最终的经费可能高达5000亿美元。NASA内部人士表示：“你谈论的是一个5000亿美元的项目，但他们一年给的预算只有10亿。火星计划要么吞噬其他科研经费，要么自取灭亡，这是迟早的事。”

　　乔治·阿贝相信人类有能力登陆火星，但他提出了一个筹募资金的简单办法：火星登陆计划像国际空间站一样变成国际合作项目，争取欧洲、日本、中国、巴西和加拿大的支持。Lee说：“我的希望是，正如阿波罗登月计划是冷战时期美国霸权地位的明显象征，火星计划也要成为新时代国际合作的象征。”

　　不幸的是，布什政府并不以团结闻名。为了支付火星计划的费用，美国叫停航天飞机，这让欧洲人大为不满，他们花费数百万美元进行科学试验，对航天飞机十分依赖。欧洲太空署去年春天威胁说，它将联合俄罗斯和日本发展自己的登月太空船。

　　但在眼下，抵达火星及安全返回仍是远期目标。假如火星计划让太多国会议员觉得毫无意义，假如经费开支完全失控，假如太空船起飞并坠毁，假如火星被证明不适合人类居住，那么这所有的努力将可能成为人类历史上最昂贵、最愚蠢、最浪费资源的计划。

　　（玲珑）