《红色星球》追求严谨的科幻影片

2011-05-16贺鹏梓

太空探索 2011年7期

□ 贺鹏梓

国外的星际冒险电影已经有近百年历史，从最早的《从地球到月球》到最近的《太空堡垒卡拉狄加》。这些电影不但激励了一代又一代年轻人走进航天事业，也为航天工程贡献了很多奇思妙想。更重要的是，这些电影可以把很多科学探索的设想“可视化”，用来影响公众和国家权力机构，为航天事业争取社会关注和经费。

鲍曼正设法搭救漂浮在太空里的盖格勒

《红色星球》是2010年，时代华纳公司在重返月球、登陆火星的舆论背景下拍摄的。影片主题是倾向于实施载人火星探测的。需要指出的是，国外星际航行科幻电影的内容虽然是在“杜撰”，但在有关航天飞行原理上却非常严谨，技术细节绝不含糊。

旋转的飞船

影片开始就是一个华丽的轨道组装场面，空天飞机不停地把飞船组件从地球表面运到近地轨道，然后组装起来，成为一艘巨大的飞船，到星际航行。在桁架结构的船体主轴外围，有两个巨大的轮型结构在不断旋转。这是个什么东西呢？

早在上世纪70年代，就有科学家设想了太空城计划。太空中是失重环境，为了让普通人也能移民太空城，必须在里面制造出人工重力来。有人设想过磁铁鞋。不过这只能服务于人类，诸多的用品、家具和流体却不能用这个方法来解决。

用离心作用来制造人工重力的方式得到了很多科学家的认同。如果太空城设计成一个环形管道，那么只要它绕轴心自转起来，离心作用就把管道里的物体“压”到管道外侧的内壁上，形成与地球上重力相同的效果。北京石景山游乐园中有一个叫做“疯狂转盘”的项目，就有类似的效果。当然，如果真的要制造这样的环形太空城，其自传速度要经过精确的计算，使人工重力尽量接近地球上的真实重力。

《红色星球》中的双环正是这样的人工重力生成设备。片中的航天员们在船内行走自如，指令长鲍曼甚至可以和在地球上一样淋浴——在失重环境中，水滴会四处飘散，根本没法淋浴。可见，片中设想的是一种非常高端的重力生成技术。

那么为什么要设置双环呢？单环不就可以模拟出重力了吗？实际上，如果是单环，那么环形结构和中心桁架之间的旋转支承结构必然存在摩擦力矩，使中心桁架结构也转动起来。如果采用两个环形结构反转，就可以使两个摩擦力矩抵消，使中心桁架保持稳定。

影片中，飞船在接近火星时遭太阳风暴袭击，动力丧失，双轮不再旋转，人工重力立刻丧失。不得不说，目前为止，任何其他国家的科幻影片都没有在科学原理上达到如此严谨和缜密的程度。

有关设定

鲍曼扑灭火灾后，独自坐在满目疮痍的船舱中

鲍曼终于把盖格勒乘坐的飞船拖回母船中

盖格勒和佩廷格

影片开始，就设定了人类进行火星移民的原因——2000年前后地球环境污染严重化、2025年时已经不可收拾，于是人类用了20年时间试图改造火星大气。具体手段是，向火星发射能产生氧气的蓝藻，试图靠它们来改造火星大气。然而，这些蓝藻被火星上一种奇怪的虫子大量吃掉了。这些虫子一边摄入蓝藻，一边放出氧气，改造了火星大气层。作为科幻电影，这种设定无可厚非。而且，是否可以用低等植物来改造一个星球的大气，也是个有价值的话题。

不过影片中对火星环境的设定略有不合理之处：火星上的年平均温度在零下79°C左右。几位考察队员虽然身穿航天服，但面部暴露在外。影片中设定，火星大气已经可供人类呼吸。不过在北方经历过冬天的人都知道，在如此低温环境下，人的正常呼吸都会哈出“白气”来。影片中却没有表现这个细节。可能是作为外景地的澳大利亚比较炎热的缘故。或许，导演应该找个更寒冷的外景地，譬如冬天的戈壁滩。

关于气囊缓冲的着陆器

影片中，考察队乘坐一个被气囊包裹的着陆器降落到火星表面。喜欢研究星际探索的朋友一定很熟悉这个葡萄串型的东西，美国的“机遇”、“勇气”两台火星漫游车就是装在这种气囊里降落到火星表面的。我国设想的火星探测车，也采用了类似的着陆缓冲方式。这种方式无需精确控制着陆的地点和姿态，技术上比火箭更容易实现，成本也更低。不过影片中，着陆舱落在山顶，然后从悬崖上坠落，一个气囊还被尖利的石块戳破。这导致考察队遭受严重冲击，首席科学家钱德拉斯因此重伤身亡。这个情节背后的合理性，是火星上的重力加速度与地球相近，因此高空坠落同样是很危险的。在后面的场景里，地质力学家佩廷格谋杀副驾驶参天时，就是把他推下悬崖摔死。如果换成月球或者其他小星体，参天就不一定会摔死了。

在着陆器下降过程过程中，打开了两个减速伞。笔者以为，此处似有不妥，火星大气比较浓密。飞船要想顺利着陆，必须先打开一个较小的减速伞，把速度降低到一定程度再打开主伞。直接打开主伞会导致撕裂。

电影海报，盖格勒拖着已经失去知觉的布亨纳尔

电影海报，从左到右分别是盖格勒、钱德拉斯和鲍曼

鲍曼正在与地球通信

盖格勒终于脱险，但其他人都死在了火星上

关于战斗机器人

为了便于在火星上导航，考察队携带了一只从海军陆战队借来的战斗机器人AMEE。机械师盖格勒为了向佩廷格炫耀AMEE的功能，把它从导航模式切换到了军用模式，显示了巨大威力。不过AMEE在着陆时因为撞击，自己进入了军用模式，结果酿成大祸。不但导致考察队失去了强有力的工具，还直接导致生物学家布亨纳尔重伤，最后身亡。

应该说，这是为了丰富剧情而特意设计出来的情节。首先，阿西莫夫机器人三定律的第一条就是，机器人不得伤害人类。而且，不会有任何航天机构会允许科考队带着这种有害无益、自找麻烦的功能去执行任务。即使为了应对意外情况而需要让机器人具备一定的战斗能力，至少会让它能够识别敌我，不会不分青红皂白地攻击自己人。

火星着陆舱前的布亨纳尔

然而需要指出的是，AMEE并不是完全存在于科幻中的。美国陆军已经在伊拉克和阿富汗使用两种机器人，一种是名为“大狗”的徒步机器人，一种是履带式战斗机器人。很明显，徒步战斗机器人的出现也是情理之中的。相信随着徒步机器人的技术不断改进，其具备格斗、跳跃等功能只是个时间问题。至于机器人携带的微型无人直升飞机，早已经是西方陆军的标准装备，很多侦察车辆上都有。到了影片所设定的21世纪中期，AMEE这样的战斗机器人，恐怕已经是大路货了。

关于太阳风暴

就在考察队准备着陆的时候，爆发了太阳风暴，强烈的γ射线破坏了飞船的主电力系统和大量设备，导致了后续的大量事故和伤亡。

不得不说，这个情节是整个影片里最不符合科学原理的部分，完全是为了强化情节起伏而设置的。太阳风暴确实会对航天器造成重大影响，不过所有载人航天器在设计之时就考虑到了这些问题。国际科学界对太行风暴进行了长期研究，将其列入空间天气预报的重要组成部分之一。任何航天任务的实施都要考虑尽量躲避太阳风暴。而先后在地球轨道上运行的礼炮号、和平号、国际空间站等长期空间站都考虑了抗辐射加固问题，如果一艘飞船会如此轻易地被太阳风暴重创，在方案评审阶段就会被“枪毙”的。

当然，这也可能是主创人员打算向观众强调太阳风暴的威力和飞船抗辐射加固的必要性，为今后真正实施的火星飞船计划争取更多经费。

关于轨道保持

在影片的最后阶段，地球上的指挥人员认为着陆考察队已经没有生还的希望，要求鲍曼立刻返回，而盖格勒也要求鲍曼不要再为自己涉险。船上计算机也反复警告，飞船的燃料已经非常不足，要求立刻实施返回程序。这是一个非常接近实际情况的细节。火星上有着相当厚的大气层，而任何火星着陆器的体积、重量都不会太大，只能上升到距离火星表面不大的高度上。所以，母飞船必须保持在一个比较低的轨道位置，等待上升火箭。早年“阿波罗”探月期间，美国就采用了这样的技术方案，“哥伦比亚”号轨道舱在环月轨道上等待，考察组乘”鹰“号着陆舱上部的返回舱起飞后，与“哥伦比亚”号对接，返回地面。月球上没有大气层，“哥伦比亚”号的飞行无需消耗燃料，但影片中的母船在近火星轨道上飞行，就必须不断地消耗燃料以保持轨道高度，否则就掉进大气层里烧毁了。然而，飞船要返回地球，还必须消耗一定数量的燃料脱离火星引力场。如果在轨道保持期间消耗了太多燃料，就无法返回了。因此，这个情节的设计是非常专业的。

关于灭火

钱德拉斯死后，余下的四人向预置火星站徒步前进

战斗机器人AMEE

身穿火星航天服的盖格勒和布亨纳尔

飞船遭受太阳风暴袭击后，因为器件受损而起火。鲍曼把登陆舱发射出去以后，孤身一人去处理严重受损的飞船。她先用手提灭火器灭火，但零重力条件下的火焰很难扑灭。这里可以看到，火焰是横向喷射的。由于起火点过多，无法一一扑灭，于是她穿上全封闭的航天服，打开了飞船上一个通向宇宙空间的舱门，舱内空气顿时急剧倾泻出去。没有了氧气，也就没有了燃烧。飞船里的明火顿时消失了。这让人想起神舟七号在轨飞行期间，翟志刚、刘伯明两人打开了轨道舱舱门、正在准备出舱行走时，火灾报警器忽然报警。翟志刚的第一反应就是“真空里哪来的火？”事后查明，是火灾报警器被太阳光直射而导致虚警。可见，人而非设备，才是太空冒险的第一安全要素。影片中鲍曼的灭火方式，或许是来自美国航宇局的某个在轨应急预案吧。

关于DIY精神

美国以科学技术立国，非常强调动手实践的能力。很多美国人虽然学历不高，但制造、操作、维修机器设备的能力极强，在世界各民族中名列前茅。因此，美国诞生了大量优秀的工程设计产品，诞生了大到飞机、航空母舰、计算机、互联网等大型系统，小到折叠工具钳、IPOD等划时代的产品。这也是美国这个超级大国的重要竞争力。

影片中，考察队两次使用前人留下的火星探测器脱险。其一是数年前发射的火星漫游车，队员利用漫游车的无线电发射系统和自己的麦克风连接，实现了与母船的通话，获得了重要的逃生信息。第二次是盖格勒利用遗留在火星上的俄罗斯采样飞船升空。但这条飞船已经失去足够电力，盖格勒急中生智，和追杀来的AMEE机器人斗智斗勇，将其击毁后取下电池，成功升空脱险。

美国电影中也经常强调利用手边器材，发挥人的智慧，制造出应急工具来脱离险境，而且每一个DIY情节都比较符合科学规律，具有很高的合理性。这种潜移默化的教育，是其他国家电影中很少看到的。