全靠自己

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。但科學家指出，未來人類登陸火星，不得不擔憂的不只是食物、空氣和水。

這個火星日（火星上的一天），沃特尼感覺糟透了。當天，在他們機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，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擊暈過去。當他幾分鐘后喘著粗氣醒來時，才意識到自己遭到了重擊。這下子，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條件。然而，他還必須與一個更險惡的風險搏斗，那就是極端的孤獨感。事實上，在他的絕望處境中，心理危機非常巨大。科學家指出，任何載人火星任務都面臨這樣一種可能性：無論對男性還是女性宇航員來說，這一任務所造成的心理影響都遠遠超過他們之前的經(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

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？就算科學家對此不完全了解，但他們對此的認識也已有幾百年了。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的了解，但有關人類會怎樣應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，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，就必須確保機組人員能夠應對可能出現(xiàn)的各種危機。

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的耳機線也會脆得一折就斷?！?/p>

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，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?！?/p>

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，正如運動員在高山訓練營遇到的那種缺氧。

頭暈腦脹

庫馬爾解釋說：“低壓缺氧對人來說有好有壞。好是短期的，例如對運動員的訓練來說。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來說，睡不好覺會讓人頭暈腦脹。”在冬季南極的永久性黑暗中，很多條件會影響人的心智。庫馬爾說：“冬季的南極條件，相當于把你投入一部時間洗滌器。你的生物鐘被完全打亂。”

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。人會不認識自己，出現(xiàn)幻聽和錯覺，噩夢頻頻。這些夢會讓人暈頭轉向，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家仍不清楚海馬區(qū)變小之類的改變可否逆轉，原因是就算會逆轉，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險。就算能排除一種明顯的心理壓力因素——即認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知能力得到監(jiān)測。監(jiān)測結果顯示，除了在這次任務開始和末期的調整期外，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處看到地球只是一個微小藍點。非常遠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備？究竟要準備到什么程度，我們才能放心地把人們送入一個未知境地，例如火星？庫馬爾認為，準備不是關鍵，訓練也不是關鍵，真正的關鍵是選對人，即選出善于隨機應變的人。這樣的人一方面要樂于獨自一人工作，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健有關?？茖W家仍在尋找理想的火星宇航員（航天員）標準。

美國私立航天機構“火星一號”計劃到2025年把人送上火星。該項目顧問團的卡斯教授以英國探險家沙克爾頓率領的南極探險隊為例，強調了團隊合作與優(yōu)秀領導的重要性。他說：“沙克爾頓選人范圍廣，但又意識到在整個任務中讓他們團結一致的重要性。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。當困難來臨時，他的隊伍并未像當時其他南極探險隊那樣四分五裂。最后，當他們離開被棄的探險船后，他問有沒有人愿意回到船上，結果所有人都回來了?！?/p>

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的項目，例如在俄羅斯進行的“火星500”，遭到了一些批評。但這些項目其實是一個好的開始，因為它表明科學家已經(jīng)認識到，實際的載人火星之旅可能對宇航員或航天員造成嚴重的身心壓力，還會帶來技術方面的許多壓力。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，也應該能搞清楚。”

太空之旅影響身體

宇航員在太空會遭遇嚴重健康問題

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，增加肌腱炎的風險。

削弱免疫系統(tǒng) 孤獨與失眠，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。

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

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”載人火星任務機組正在探索火星表面的阿西達利亞平原。一場出乎預料的強沙暴，對他們的“火星上升飛船”構成嚴重威脅，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。由于其余機組成員都處在危險中，任務主管梅麗莎下令：在沃特尼缺席的情況下，其他機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，并且不得不獨自返回“戰(zhàn)神三號”機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，自己唯一的獲救機會，是4年后“戰(zhàn)神四號”機組抵達距自己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（大約相當于309個地球日）的食物。作為植物學家的他，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”機組，以免他們分心，從而導致任務出錯。

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，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隊加速推進供給任務，甚至可以忽略安全檢查。然而，供給飛船升空后不久即爆炸。

中國航天機構向美國宇航局提出，中國的“太陽神”分級推進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家普內(nèi)爾設計出一條軌道，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”其他機組成員冒險，但亨德森私底下把有關細節(jié)告知了“信使號”。梅麗莎及其機組經(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”機組回程準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。當他在微型飛行器中坐定后，“信使號”機組遙控它升空，但它卻達不到計劃速度和高度。梅麗莎使用“信使號”的機動推進器改變航向，并且讓“信使號”內(nèi)部爆發(fā)性失壓，目的是調整“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，也都歡欣鼓舞。

返回地球后，沃特尼開始新生活，為宇航員候選者充當求生指導。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)該片科學指導（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，因而具有相當?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？到達火星后，他們會發(fā)現(xiàn)什么？從今天的低地球軌道任務，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：把宇航員運送到環(huán)繞火星的科學實驗室；宇航員在那里對火星實施科學探索，檢測火星巖石和土壤樣本，尋找人類登陸火星的理想地點。“火星大本營”飛船計劃于2028年發(fā)射，載人登陸火星則計劃在2030年后進行。

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

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

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

“火星大本營”的主要構件將被分開發(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。