全靠自己

刘赟

好莱坞科幻大片《火星救援》，探寻的是这颗红色行星能否支持生命这个主题。但科学家指出，未来人类登陆火星，不得不担忧的不只是食物、空气和水。

这个火星日（火星上的一天），沃特尼感觉糟透了。当天，在他们机组的起居舱和火星车与时速近300千米的火星沙暴搏击了好几个钟头后，美国宇航局命令他们放弃任务，返回地球。在此过程中，一个通信天线阵碎裂，其中一块较大的碎片向着沃特尼飞来，最终打坏了他的生物监控器，而沃特尼本人也因这一重击晕过去。当他几分钟后喘着粗气醒来时，才意识到自己遭到了重击。这下子，他该死定了：此刻，只有他一人留在火星上。要等至少4年，救援队才会抵达火星，而仅有的火星基地只够维持他300个火星日的生存。

这就是好莱坞科幻惊险大片《火星救援》的开场。不奇怪的是，该片聚焦的是沃特尼生存所必需的物质条件。然而，他还必须与一个更险恶的风险搏斗，那就是极端的孤独感。事实上，在他的绝望处境中，心理危机非常巨大。科学家指出，任何载人火星任务都面临这样一种可能性：无论对男性还是女性宇航员来说，这一任务所造成的心理影响都远远超过他们之前的经历，超过地球上最恶劣条件对人造成的心理影响。

非常孤独

太长时间与世隔绝，得不到一些必需品，多种知觉丧失，对人来说会造成什么样的破坏性后果？就算科学家对此不完全了解，但他们对此的认识也已有几百年了。据说，古埃及僧人兼隐居者（与世隔绝者）“大安东尼”如此说：“恶魔把无聊和怠惰强加给我，想以此打垮我。”也就是说，长期与世隔绝会造成极端无聊与怠惰，这会摧垮人的意志。

现在，虽然我们对人类心智有了稍稍多点的了解，但有关人类会怎样应对与世隔绝等压力因子的数据，却依然很难获得。虽然有些人身不由己地独处过很长时间，但如果他们是死囚、逃亡者或某些境况的受害者，那么他们对社会来说不具有代表性。尽管宇航员能为我们提供这方面的可靠信息，但他们都经过严格选拔，都超常坚忍和能干，因而也代表不了一般人群。

按照现有技术，载人去火星的单程（去或返）需时至少7个月。要实际开展载人火星之旅的话，就必须确保机组人员能够应对可能出现的各种危机。

英国探险队医生库马尔曾在南极洲“协和”研究站连续待过11个月。他亲眼见过并亲身体验过极端隔绝对人的身心造成的影响。正在筹划载人火星任务的欧洲空间局（简称欧空局或ESA），就参考了库马尔在这方面的发现。库马尔说：“（载人火星之旅）必须首先考虑的事情之一，是适应新环境。如果我在英国乡村步行时，我的手套掉在地上了，我会把它捡起来再走。如果我在南极洲丢了手套，去捡它就可能失去手。那里冷得就连苹果手机的耳机线也会脆得一折就断。”

但这并不是极地环境中仅有的明显困难，更大的连锁效应，其实是对人的心态的影响。整个冬季，南极研究站都与世隔绝（因为没办法从外面去那里）。这让库马尔所在的探险队（一共13人）陷入“高度自治”（与世隔绝的委婉语）。他们的通信受限。不管遇到什么问题，他们都只能靠自己就地解决。库马尔举了一个很形象的例子：“如果我冬季在南极研究站内得了阑尾炎，我就有两种选择：自己剖腹取出阑尾，或者被动等死。”

在南极洲，还有其他生理压力因素对人的身心健康有害。与北极不同，南极洲是一片高海拔沙漠，那里高出海平面3800米。南极研究站的人们面临低压缺氧，正如运动员在高山训练营遇到的那种缺氧。

头晕脑胀

库马尔解释说：“低压缺氧对人来说有好有坏。好是短期的，例如对运动员的训练来说。但登山者经常报告说睡不好觉。对短期探险来说，这算不了什么。但对持续时间超过一年的任务来说，睡不好觉会让人头晕脑胀。”在冬季南极的永久性黑暗中，很多条件会影响人的心智。库马尔说：“冬季的南极条件，相当于把你投入一部时间洗涤器。你的生物钟被完全打乱。”

哪怕只是听说这样的影响，都会让人不寒而栗。在南极冬季黑暗中，人会变得抑郁，出现精神分裂症状。人会不认识自己，出现幻听和错觉，噩梦频频。这些梦会让人晕头转向，分不清过去、现在和将来。长期黑暗还会扭曲时间观念。法国洞穴探险家西弗里曾经在阿尔卑斯冰川的一个黑暗地下洞穴中连续生活了两个月。出洞时，他实际上花了足足5分钟数数，但他却认为自己只数了120秒。有类似经历的其他人报告说，他们出洞后要活动36小时，才会睡12小时。

库马尔说，这些人都经历了慢性感官缺失。核磁共振成像显示，他们的大脑海马区明显缩小。海马区控制着记忆及其他一些方面。库马尔说，海马区变小的人能回忆起本不该记住的人，例如曾在街上路过的一名陌生人的模样。科学家仍不清楚海马区变小之类的改变可否逆转，原因是就算会逆转，也要花20～30年。另外，这样的人很少，而研究所需的样本多。

未知风险

对任何将来的“沃特尼”来说，坏消息是，上述还只是目前已知的风险。就算能排除一种明显的心理压力因素——即认识到可能无法返回地球，载人火星之旅的某些压力因素对于我们来说，依然是全新的。

俄罗斯航天员帕利亚科夫曾在太空连续待了438天，这是任何宇航员或航天员在太空连续待的最长时间。在此期间，帕利亚科夫的情绪和认知能力得到监测。监测结果显示，除了在这次任务开始和末期的调整期外，帕利亚科夫的情绪一直稳定。然而，某些技能（尤其是视觉动作）所受影响大于其他技能。

但就算是帕利亚科夫的经历，在某些方面也不具有可比性。心理学家兼美国宇航局顾问卡纳斯说，其中一个方面是“看不见地球综合征”。迄今为止，还没有一个人在距离地球很远处看到地球只是一个微小蓝点。非常远离自己熟悉的地球家园，会对一个人造成多大的影响？还不得而知。

那么，怎样为长时间与世隔绝做好准备？究竟要准备到什么程度，我们才能放心地把人们送入一个未知境地，例如火星？库马尔认为，准备不是关键，训练也不是关键，真正的关键是选对人，即选出善于随机应变的人。这样的人一方面要乐于独自一人工作，另一方面要善于和他人相处。一些人比其他人的心态坚忍，而这并不总是与身体强健有关。科学家仍在寻找理想的火星宇航员（航天员）标准。

美国私立航天机构“火星一号”计划到2025年把人送上火星。该项目顾问团的卡斯教授以英国探险家沙克尔顿率领的南极探险队为例，强调了团队合作与优秀领导的重要性。他说：“沙克尔顿选人范围广，但又意识到在整个任务中让他们团结一致的重要性。有时候，他会组织他们干些奇怪的事，例如在遇到困难时每个人都要剃头。当困难来临时，他的队伍并未像当时其他南极探险队那样四分五裂。最后，当他们离开被弃的探险船后，他问有没有人愿意回到船上，结果所有人都回来了。”

卡纳斯说，在有信心发射载人火星飞船之前，至少需要开展一次大型的轨道准备行动。他建议，把宇航员送到环绕地球的空间站，模拟为期7个月的载人前往火星之旅。在此期间，人为推迟他们的通信信号，准确模拟火星之旅的活动和自我管理水平。接着，把他们从低地球轨道发射到月球，登陆，探测和取样一些岩石，然后返回轨道舱。接下来，逐渐让他们适应地球时间。这样做，也有助于观察宇航员在从火星返回地球过程中的行为，而这也是载人火星之旅中最危险的时段。当宇航员完成在火星的工作，等待返回地球分析样本时，倦怠感可能将非常明显。

在地球上模拟载人火星任务的项目，例如在俄罗斯进行的“火星500”，遭到了一些批评。但这些项目其实是一个好的开始，因为它表明科学家已经认识到，实际的载人火星之旅可能对宇航员或航天员造成严重的身心压力，还会带来技术方面的许多压力。这些压力究竟包括哪些？卡纳斯对此说：“在开展实际载人火星之旅之前，这些压力必须搞清楚，也应该能搞清楚。”

太空之旅影响身体

宇航员在太空会遭遇严重健康问题

头部 长时间生活在微重力条件下，会破坏平衡感，甚至改变人的视觉。孤独感被证明是老年痴呆、肥胖、糖尿病、高血压、心脏病、神经退行性疾病和癌症的一个主要风险因子。

身体上半部 微重力下，椎骨会微微分开，宇航员可能增高5厘米。他们报告说因此而背痛。

四肢 因为无需走动， 腿部肌肉就可能萎缩。反过来，这影响平衡，增加肌腱炎的风险。

削弱免疫系统 孤独与失眠，被证明会造成T淋巴系统弱化。宇航员更容易被常见病毒和微生物感染。

骨质流失 在微重力下生活，身体会排泄钙和磷，降低骨密度，导致骨质疏松。参加一趟火星之旅，等于一生的骨质流失。

神经损害 长期暴露在太空的离子化辐射中，会损害中枢神经系统，造成白内障，甚至增加心脏病、癌症和大脑损害的风险。

其他损害 在空间飞行初期，宇航员会经历晕船、恶心和眩晕。

《火星救援》故事梗概

在为期31个火星日中的第18个火星日，美国宇航局“战神三号”载人火星任务机组正在探索火星表面的阿西达利亚平原。一场出乎预料的强沙暴，对他们的“火星上升飞船”构成严重威胁，迫使他们匆忙离开火星。在撤离期间，宇航员沃特尼被一块碎片击中后昏迷，迷失在沙暴里。来自他的宇航服的遥测信号显示，他已经没有生命迹象。由于其余机组成员都处在危险中，任务主管梅丽莎下令：在沃特尼缺席的情况下，其他机组成员必须全部乘坐上升飞船，返回环绕火星的“信使号”主船。

沙暴过后，沃特尼在低氧警告声中苏醒，并且不得不独自返回“战神三号”机组在火星表面的基地。他取出宇航服中生物监控器的一根天线，正是这根天线导致了错误的无生命迹象信号发出。接着，沃特尼开始用视频记录自己在火星上每一天的情况。他意识到，自己唯一的获救机会，是4年后“战神四号”机组抵达距自己3200千米外的斯齐帕雷利陨击坑。他还估算出，他只有能够支撑自己在火星表面生存300个火星日（大约相当于309个地球日）的食物。作为植物学家的他，用火星土壤临时建造了一个农场，肥料是他的排泄物，水则通过从剩下的火箭燃料抽取氢、然后通过燃烧进行氧化得到，农作物是没吃完的土豆。他也开始改造功能正常的唯一一部火星车，准备在火星表面长距离跋涉。

在审看人造卫星拍摄的火星表面照片时，“战神三号”任务主任和卫星主管意识到沃特尼还活着。虽然“信使号”飞行主管亨德森强烈反对，美国宇航局局长桑德斯仍然决定不把沃特尼还活着的消息告知“战神三号”机组，以免他们分心，从而导致任务出错。

沃特尼乘坐火星车，去取回1997年失灵的“探路者”探测器。使用“探路者”的照相机，他与美国宇航局喷气动力实验室建立了联系。美国宇航局指令沃特尼改造火星车，让它与“探路者”连接，这样他就能与宇航局进行文字联系。了解到宇航局没有把他还活着的消息告诉“战神三号”机组后，沃特尼怒不可遏。

亨德森和喷气动力实验室的吴主任商定了一个计划：发射一艘供给飞船到火星，为沃特尼提供足够的物资，让他能等到“战神四号”抵达火星。不料，“战神三号”火星基地的气闸失灵，爆发性失压，摧毁了沃特尼种植的作物。桑德斯下令供给飞船团队加速推进供给任务，甚至可以忽略安全检查。然而，供给飞船升空后不久即爆炸。

中国航天机构向美国宇航局提出，中国的“太阳神”分级推进器可帮助美国宇航局把供给物资送至火星。与此同时，喷气动力实验室飞行动力学家普内尔设计出一条轨道，可让“信使号”更迅速返回火星，并且利用中国推进器提供“信使号”另外18个月所需物资。桑德斯否决了这个计划，拒绝让“战神三号”其他机组成员冒险，但亨德森私底下把有关细节告知了“信使号”。梅丽莎及其机组经过表决，一致同意执行普内尔的提议。在阻止无效的情况下，美国宇航局只好让“信使号”在飞近地球的过程中接受供给物资，然后借助地球引力，重新飞向火星。

经过461个火星日后，沃特尼开始了为期90个火星日的前往斯齐帕雷利陨击坑之旅。为“战神四号”机组回程准备的微型飞行器就停在那里。为了与“信使号”对接，沃特尼对微型飞行器做了一些改动，取出了一些非必要的内部装备，目的是减轻重量。当他在微型飞行器中坐定后，“信使号”机组遥控它升空，但它却达不到计划速度和高度。梅丽莎使用“信使号”的机动推进器改变航向，并且让“信使号”内部爆发性失压，目的是调整“信使号”的速度和方向，以便让沃特尼的微型飞行器前来对接。但这也不够。于是，梅丽莎又采用载人机动单元（飞行器）去接近沃特尼的飞行器，却未能成功。情急之下，沃特尼刺穿自己的压力服，使用逃逸的空气做微型推进器，让自己能与“信使号”对接。这终于成功了。而全球各地收看这一惊心动魄场景直播的人们，也都欢欣鼓舞。

返回地球后，沃特尼开始新生活，为宇航员候选者充当求生指导。5年后，“战神五号”发射之际，参与拯救沃特尼的人们要么重返岗位，要么也开始了新的生活。

据该片科学指导（他也是美国宇航局专家）说，该片虽然是科幻片，但在很大程度上尊重科学，因而具有相当的可信度。

计划：2028年，送人去火星

继月球之后，火星很可能将成为人类前往的地球之外第二个天体。载人火星任务将怎样展开？在为期3年的这一深空旅行期间，如何保证宇航员的安全、健康和创造力？到达火星后，他们会发现什么？从今天的低地球轨道任务，到我们的第一次行星际（地球与火星之间）飞行，飞行地图怎样创建？

美国宇航局的最重要合作伙伴——美国洛克希德·马丁公司2016年5月提出，该公司计划在2028年送人去火星，该项目名为“火星大本营”。“火星大本营”的理念很简单：把宇航员运送到环绕火星的科学实验室；宇航员在那里对火星实施科学探索，检测火星岩石和土壤样本，寻找人类登陆火星的理想地点。“火星大本营”飞船计划于2028年发射，载人登陆火星则计划在2030年后进行。

“火星大本营”理念完全基于现有技术，目的是让任务执行安全、成本可控和可行。它主要涉及以下技术。

“猎户座”舱：全球仅有的深空机组舱，内置深空生命支持、通信和导航系统。

空间发射体系：超重发射工具，用于把重要实验室、居住舱和供给物资送抵火星。

居住舱：多个深空居住舱，将为前往火星途中的宇航员提供工作和起居空间。

太阳能推进系统：这一先进技术已经在人造卫星上使用。它将把重要物资提前运到火星轨道中的预定位置。

“火星大本营”的主要构件将被分开发射。其中一些将被提前发射到火星轨道中的预定位置。其他则将在地球和月球之间的太空中组装，然后发射到火星。“猎户座”飞船将搭载6名宇航员，它是“火星大本营”行星际飞船的核心。

自从美国宇航局“海盗”登陆器在40年前登陆火星后，人类一直对这颗红色行星充满好奇。洛克希德·马丁公司不仅是“海盗”登陆器的制造者，而且参与了美国宇航局之后的每一次火星任务。