劉赟

好萊塢科幻大片《火星救援》，探尋的是這顆紅色行星能否支持生命這個主題。但科學(xué)家指出，未來人類登陸火星，不得不擔(dān)憂的不只是食物、空氣和水。

這個火星日（火星上的一天），沃特尼感覺糟透了。當(dāng)天，在他們機(jī)組的起居艙和火星車與時速近300千米的火星沙暴搏擊了好幾個鐘頭后，美國宇航局命令他們放棄任務(wù)，返回地球。在此過程中，一個通信天線陣碎裂，其中一塊較大的碎片向著沃特尼飛來，最終打壞了他的生物監(jiān)控器，而沃特尼本人也因這一重?fù)魰炦^去。當(dāng)他幾分鐘后喘著粗氣醒來時，才意識到自己遭到了重?fù)簟＿@下子，他該死定了：此刻，只有他一人留在火星上。要等至少4年，救援隊才會抵達(dá)火星，而僅有的火星基地只夠維持他300個火星日的生存。

這就是好萊塢科幻驚險大片《火星救援》的開場。不奇怪的是，該片聚焦的是沃特尼生存所必需的物質(zhì)條件。然而，他還必須與一個更險惡的風(fēng)險搏斗，那就是極端的孤獨(dú)感。事實上，在他的絕望處境中，心理危機(jī)非常巨大。科學(xué)家指出，任何載人火星任務(wù)都面臨這樣一種可能性：無論對男性還是女性宇航員來說，這一任務(wù)所造成的心理影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他們之前的經(jīng)歷，超過地球上最惡劣條件對人造成的心理影響。

非常孤獨(dú)

太長時間與世隔絕，得不到一些必需品，多種知覺喪失，對人來說會造成什么樣的破壞性后果？就算科學(xué)家對此不完全了解，但他們對此的認(rèn)識也已有幾百年了。據(jù)說，古埃及僧人兼隱居者（與世隔絕者）“大安東尼”如此說：“惡魔把無聊和怠惰強(qiáng)加給我，想以此打垮我?！币簿褪钦f，長期與世隔絕會造成極端無聊與怠惰，這會摧垮人的意志。

現(xiàn)在，雖然我們對人類心智有了稍稍多點(diǎn)的了解，但有關(guān)人類會怎樣應(yīng)對與世隔絕等壓力因子的數(shù)據(jù)，卻依然很難獲得。雖然有些人身不由己地獨(dú)處過很長時間，但如果他們是死囚、逃亡者或某些境況的受害者，那么他們對社會來說不具有代表性。盡管宇航員能為我們提供這方面的可靠信息，但他們都經(jīng)過嚴(yán)格選拔，都超常堅忍和能干，因而也代表不了一般人群。

按照現(xiàn)有技術(shù)，載人去火星的單程（去或返）需時至少7個月。要實際開展載人火星之旅的話，就必須確保機(jī)組人員能夠應(yīng)對可能出現(xiàn)的各種危機(jī)。

英國探險隊醫(yī)生庫馬爾曾在南極洲“協(xié)和”研究站連續(xù)待過11個月。他親眼見過并親身體驗過極端隔絕對人的身心造成的影響。正在籌劃載人火星任務(wù)的歐洲空間局（簡稱歐空局或ESA），就參考了庫馬爾在這方面的發(fā)現(xiàn)。庫馬爾說：“（載人火星之旅）必須首先考慮的事情之一，是適應(yīng)新環(huán)境。如果我在英國鄉(xiāng)村步行時，我的手套掉在地上了，我會把它撿起來再走。如果我在南極洲丟了手套，去撿它就可能失去手。那里冷得就連蘋果手機(jī)的耳機(jī)線也會脆得一折就斷。”

但這并不是極地環(huán)境中僅有的明顯困難，更大的連鎖效應(yīng)，其實是對人的心態(tài)的影響。整個冬季，南極研究站都與世隔絕（因為沒辦法從外面去那里）。這讓庫馬爾所在的探險隊（一共13人）陷入“高度自治”（與世隔絕的委婉語）。他們的通信受限。不管遇到什么問題，他們都只能靠自己就地解決。庫馬爾舉了一個很形象的例子：“如果我冬季在南極研究站內(nèi)得了闌尾炎，我就有兩種選擇：自己剖腹取出闌尾，或者被動等死。”

在南極洲，還有其他生理壓力因素對人的身心健康有害。與北極不同，南極洲是一片高海拔沙漠，那里高出海平面3800米。南極研究站的人們面臨低壓缺氧，正如運(yùn)動員在高山訓(xùn)練營遇到的那種缺氧。

頭暈?zāi)X脹

庫馬爾解釋說：“低壓缺氧對人來說有好有壞。好是短期的，例如對運(yùn)動員的訓(xùn)練來說。但登山者經(jīng)常報告說睡不好覺。對短期探險來說，這算不了什么。但對持續(xù)時間超過一年的任務(wù)來說，睡不好覺會讓人頭暈?zāi)X脹?！痹诙灸蠘O的永久性黑暗中，很多條件會影響人的心智。庫馬爾說：“冬季的南極條件，相當(dāng)于把你投入一部時間洗滌器。你的生物鐘被完全打亂?！?/p>

哪怕只是聽說這樣的影響，都會讓人不寒而栗。在南極冬季黑暗中，人會變得抑郁，出現(xiàn)精神分裂癥狀。人會不認(rèn)識自己，出現(xiàn)幻聽和錯覺，噩夢頻頻。這些夢會讓人暈頭轉(zhuǎn)向，分不清過去、現(xiàn)在和將來。長期黑暗還會扭曲時間觀念。法國洞穴探險家西弗里曾經(jīng)在阿爾卑斯冰川的一個黑暗地下洞穴中連續(xù)生活了兩個月。出洞時，他實際上花了足足5分鐘數(shù)數(shù)，但他卻認(rèn)為自己只數(shù)了120秒。有類似經(jīng)歷的其他人報告說，他們出洞后要活動36小時，才會睡12小時。

庫馬爾說，這些人都經(jīng)歷了慢性感官缺失。核磁共振成像顯示，他們的大腦海馬區(qū)明顯縮小。海馬區(qū)控制著記憶及其他一些方面。庫馬爾說，海馬區(qū)變小的人能回憶起本不該記住的人，例如曾在街上路過的一名陌生人的模樣?？茖W(xué)家仍不清楚海馬區(qū)變小之類的改變可否逆轉(zhuǎn)，原因是就算會逆轉(zhuǎn)，也要花20～30年。另外，這樣的人很少，而研究所需的樣本多。

未知風(fēng)險

對任何將來的“沃特尼”來說，壞消息是，上述還只是目前已知的風(fēng)險。就算能排除一種明顯的心理壓力因素——即認(rèn)識到可能無法返回地球，載人火星之旅的某些壓力因素對于我們來說，依然是全新的。

俄羅斯航天員帕利亞科夫曾在太空連續(xù)待了438天，這是任何宇航員或航天員在太空連續(xù)待的最長時間。在此期間，帕利亞科夫的情緒和認(rèn)知能力得到監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示，除了在這次任務(wù)開始和末期的調(diào)整期外，帕利亞科夫的情緒一直穩(wěn)定。然而，某些技能（尤其是視覺動作）所受影響大于其他技能。

但就算是帕利亞科夫的經(jīng)歷，在某些方面也不具有可比性。心理學(xué)家兼美國宇航局顧問卡納斯說，其中一個方面是“看不見地球綜合征”。迄今為止，還沒有一個人在距離地球很遠(yuǎn)處看到地球只是一個微小藍(lán)點(diǎn)。非常遠(yuǎn)離自己熟悉的地球家園，會對一個人造成多大的影響？還不得而知。

那么，怎樣為長時間與世隔絕做好準(zhǔn)備？究竟要準(zhǔn)備到什么程度，我們才能放心地把人們送入一個未知境地，例如火星？庫馬爾認(rèn)為，準(zhǔn)備不是關(guān)鍵，訓(xùn)練也不是關(guān)鍵，真正的關(guān)鍵是選對人，即選出善于隨機(jī)應(yīng)變的人。這樣的人一方面要樂于獨(dú)自一人工作，另一方面要善于和他人相處。一些人比其他人的心態(tài)堅忍，而這并不總是與身體強(qiáng)健有關(guān)。科學(xué)家仍在尋找理想的火星宇航員（航天員）標(biāo)準(zhǔn)。

美國私立航天機(jī)構(gòu)“火星一號”計劃到2025年把人送上火星。該項目顧問團(tuán)的卡斯教授以英國探險家沙克爾頓率領(lǐng)的南極探險隊為例，強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊合作與優(yōu)秀領(lǐng)導(dǎo)的重要性。他說：“沙克爾頓選人范圍廣，但又意識到在整個任務(wù)中讓他們團(tuán)結(jié)一致的重要性。有時候，他會組織他們干些奇怪的事，例如在遇到困難時每個人都要剃頭。當(dāng)困難來臨時，他的隊伍并未像當(dāng)時其他南極探險隊那樣四分五裂。最后，當(dāng)他們離開被棄的探險船后，他問有沒有人愿意回到船上，結(jié)果所有人都回來了。”

卡納斯說，在有信心發(fā)射載人火星飛船之前，至少需要開展一次大型的軌道準(zhǔn)備行動。他建議，把宇航員送到環(huán)繞地球的空間站，模擬為期7個月的載人前往火星之旅。在此期間，人為推遲他們的通信信號，準(zhǔn)確模擬火星之旅的活動和自我管理水平。接著，把他們從低地球軌道發(fā)射到月球，登陸，探測和取樣一些巖石，然后返回軌道艙。接下來，逐漸讓他們適應(yīng)地球時間。這樣做，也有助于觀察宇航員在從火星返回地球過程中的行為，而這也是載人火星之旅中最危險的時段。當(dāng)宇航員完成在火星的工作，等待返回地球分析樣本時，倦怠感可能將非常明顯。

在地球上模擬載人火星任務(wù)的項目，例如在俄羅斯進(jìn)行的“火星500”，遭到了一些批評。但這些項目其實是一個好的開始，因為它表明科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識到，實際的載人火星之旅可能對宇航員或航天員造成嚴(yán)重的身心壓力，還會帶來技術(shù)方面的許多壓力。這些壓力究竟包括哪些？卡納斯對此說：“在開展實際載人火星之旅之前，這些壓力必須搞清楚，也應(yīng)該能搞清楚?！?/p>

太空之旅影響身體

宇航員在太空會遭遇嚴(yán)重健康問題

頭部 長時間生活在微重力條件下，會破壞平衡感，甚至改變?nèi)说囊曈X。孤獨(dú)感被證明是老年癡呆、肥胖、糖尿病、高血壓、心臟病、神經(jīng)退行性疾病和癌癥的一個主要風(fēng)險因子。

身體上半部 微重力下，椎骨會微微分開，宇航員可能增高5厘米。他們報告說因此而背痛。

四肢 因為無需走動， 腿部肌肉就可能萎縮。反過來，這影響平衡，增加肌腱炎的風(fēng)險。

削弱免疫系統(tǒng) 孤獨(dú)與失眠，被證明會造成T淋巴系統(tǒng)弱化。宇航員更容易被常見病毒和微生物感染。

骨質(zhì)流失 在微重力下生活，身體會排泄鈣和磷，降低骨密度，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。參加一趟火星之旅，等于一生的骨質(zhì)流失。

神經(jīng)損害 長期暴露在太空的離子化輻射中，會損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成白內(nèi)障，甚至增加心臟病、癌癥和大腦損害的風(fēng)險。

其他損害 在空間飛行初期，宇航員會經(jīng)歷暈船、惡心和眩暈。

《火星救援》故事梗概

在為期31個火星日中的第18個火星日，美國宇航局“戰(zhàn)神三號”載人火星任務(wù)機(jī)組正在探索火星表面的阿西達(dá)利亞平原。一場出乎預(yù)料的強(qiáng)沙暴，對他們的“火星上升飛船”構(gòu)成嚴(yán)重威脅，迫使他們匆忙離開火星。在撤離期間，宇航員沃特尼被一塊碎片擊中后昏迷，迷失在沙暴里。來自他的宇航服的遙測信號顯示，他已經(jīng)沒有生命跡象。由于其余機(jī)組成員都處在危險中，任務(wù)主管梅麗莎下令：在沃特尼缺席的情況下，其他機(jī)組成員必須全部乘坐上升飛船，返回環(huán)繞火星的“信使號”主船。

沙暴過后，沃特尼在低氧警告聲中蘇醒，并且不得不獨(dú)自返回“戰(zhàn)神三號”機(jī)組在火星表面的基地。他取出宇航服中生物監(jiān)控器的一根天線，正是這根天線導(dǎo)致了錯誤的無生命跡象信號發(fā)出。接著，沃特尼開始用視頻記錄自己在火星上每一天的情況。他意識到，自己唯一的獲救機(jī)會，是4年后“戰(zhàn)神四號”機(jī)組抵達(dá)距自己3200千米外的斯齊帕雷利隕擊坑。他還估算出，他只有能夠支撐自己在火星表面生存300個火星日（大約相當(dāng)于309個地球日）的食物。作為植物學(xué)家的他，用火星土壤臨時建造了一個農(nóng)場，肥料是他的排泄物，水則通過從剩下的火箭燃料抽取氫、然后通過燃燒進(jìn)行氧化得到，農(nóng)作物是沒吃完的土豆。他也開始改造功能正常的唯一一部火星車，準(zhǔn)備在火星表面長距離跋涉。

在審看人造衛(wèi)星拍攝的火星表面照片時，“戰(zhàn)神三號”任務(wù)主任和衛(wèi)星主管意識到沃特尼還活著。雖然“信使號”飛行主管亨德森強(qiáng)烈反對，美國宇航局局長桑德斯仍然決定不把沃特尼還活著的消息告知“戰(zhàn)神三號”機(jī)組，以免他們分心，從而導(dǎo)致任務(wù)出錯。

沃特尼乘坐火星車，去取回1997年失靈的“探路者”探測器。使用“探路者”的照相機(jī)，他與美國宇航局噴氣動力實驗室建立了聯(lián)系。美國宇航局指令沃特尼改造火星車，讓它與“探路者”連接，這樣他就能與宇航局進(jìn)行文字聯(lián)系。了解到宇航局沒有把他還活著的消息告訴“戰(zhàn)神三號”機(jī)組后，沃特尼怒不可遏。

亨德森和噴氣動力實驗室的吳主任商定了一個計劃：發(fā)射一艘供給飛船到火星，為沃特尼提供足夠的物資，讓他能等到“戰(zhàn)神四號”抵達(dá)火星。不料，“戰(zhàn)神三號”火星基地的氣閘失靈，爆發(fā)性失壓，摧毀了沃特尼種植的作物。桑德斯下令供給飛船團(tuán)隊加速推進(jìn)供給任務(wù)，甚至可以忽略安全檢查。然而，供給飛船升空后不久即爆炸。

中國航天機(jī)構(gòu)向美國宇航局提出，中國的“太陽神”分級推進(jìn)器可幫助美國宇航局把供給物資送至火星。與此同時，噴氣動力實驗室飛行動力學(xué)家普內(nèi)爾設(shè)計出一條軌道，可讓“信使號”更迅速返回火星，并且利用中國推進(jìn)器提供“信使號”另外18個月所需物資。桑德斯否決了這個計劃，拒絕讓“戰(zhàn)神三號”其他機(jī)組成員冒險，但亨德森私底下把有關(guān)細(xì)節(jié)告知了“信使號”。梅麗莎及其機(jī)組經(jīng)過表決，一致同意執(zhí)行普內(nèi)爾的提議。在阻止無效的情況下，美國宇航局只好讓“信使號”在飛近地球的過程中接受供給物資，然后借助地球引力，重新飛向火星。

經(jīng)過461個火星日后，沃特尼開始了為期90個火星日的前往斯齊帕雷利隕擊坑之旅。為“戰(zhàn)神四號”機(jī)組回程準(zhǔn)備的微型飛行器就停在那里。為了與“信使號”對接，沃特尼對微型飛行器做了一些改動，取出了一些非必要的內(nèi)部裝備，目的是減輕重量。當(dāng)他在微型飛行器中坐定后，“信使號”機(jī)組遙控它升空，但它卻達(dá)不到計劃速度和高度。梅麗莎使用“信使號”的機(jī)動推進(jìn)器改變航向，并且讓“信使號”內(nèi)部爆發(fā)性失壓，目的是調(diào)整“信使號”的速度和方向，以便讓沃特尼的微型飛行器前來對接。但這也不夠。于是，梅麗莎又采用載人機(jī)動單元（飛行器）去接近沃特尼的飛行器，卻未能成功。情急之下，沃特尼刺穿自己的壓力服，使用逃逸的空氣做微型推進(jìn)器，讓自己能與“信使號”對接。這終于成功了。而全球各地收看這一驚心動魄場景直播的人們，也都?xì)g欣鼓舞。

返回地球后，沃特尼開始新生活，為宇航員候選者充當(dāng)求生指導(dǎo)。5年后，“戰(zhàn)神五號”發(fā)射之際，參與拯救沃特尼的人們要么重返崗位，要么也開始了新的生活。

據(jù)該片科學(xué)指導(dǎo)（他也是美國宇航局專家）說，該片雖然是科幻片，但在很大程度上尊重科學(xué)，因而具有相當(dāng)?shù)目尚哦取?/p>

計劃：2028年，送人去火星

繼月球之后，火星很可能將成為人類前往的地球之外第二個天體。載人火星任務(wù)將怎樣展開？在為期3年的這一深空旅行期間，如何保證宇航員的安全、健康和創(chuàng)造力？到達(dá)火星后，他們會發(fā)現(xiàn)什么？從今天的低地球軌道任務(wù)，到我們的第一次行星際（地球與火星之間）飛行，飛行地圖怎樣創(chuàng)建？

美國宇航局的最重要合作伙伴——美國洛克希德·馬丁公司2016年5月提出，該公司計劃在2028年送人去火星，該項目名為“火星大本營”。“火星大本營”的理念很簡單：把宇航員運(yùn)送到環(huán)繞火星的科學(xué)實驗室；宇航員在那里對火星實施科學(xué)探索，檢測火星巖石和土壤樣本，尋找人類登陸火星的理想地點(diǎn)?！盎鹦谴蟊緺I”飛船計劃于2028年發(fā)射，載人登陸火星則計劃在2030年后進(jìn)行。

“火星大本營”理念完全基于現(xiàn)有技術(shù)，目的是讓任務(wù)執(zhí)行安全、成本可控和可行。它主要涉及以下技術(shù)。

“獵戶座”艙：全球僅有的深空機(jī)組艙，內(nèi)置深空生命支持、通信和導(dǎo)航系統(tǒng)。

空間發(fā)射體系：超重發(fā)射工具，用于把重要實驗室、居住艙和供給物資送抵火星。

居住艙：多個深空居住艙，將為前往火星途中的宇航員提供工作和起居空間。

太陽能推進(jìn)系統(tǒng)：這一先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在人造衛(wèi)星上使用。它將把重要物資提前運(yùn)到火星軌道中的預(yù)定位置。

“火星大本營”的主要構(gòu)件將被分開發(fā)射。其中一些將被提前發(fā)射到火星軌道中的預(yù)定位置。其他則將在地球和月球之間的太空中組裝，然后發(fā)射到火星?！矮C戶座”飛船將搭載6名宇航員，它是“火星大本營”行星際飛船的核心。

自從美國宇航局“海盜”登陸器在40年前登陸火星后，人類一直對這顆紅色行星充滿好奇。洛克希德·馬丁公司不僅是“海盜”登陸器的制造者，而且參與了美國宇航局之后的每一次火星任務(wù)。