太空将来时——百年星舰，百年孤独

NASA 正在筹划一项名为“百年星舰”的计划，将派遣宇航员单程登陆火星，并实现人类在火星的永久性居住。NASA 旗下的艾姆斯研究中心表示，作为美宇航局主要的研究中心之一，他们已获得158 万美元的“百年星舰”计划研究启动经费。该中心主任皮特· 沃登希望吸引一些亿万富翁出资参与这个计划，他说：“这个载人航天探索项目如今真正瞄准在其他星球上定居。而在20 年前，你只能在私下里小声谈论这种事情，害怕被炒鱿鱼。”沃登透露，他已与谷歌联合创始人拉里· 佩奇讨论了赴火星“单程票”的潜在成本。当佩奇得知NASA 预计这种任务的开支可能达到100 亿美元时，他的反应是：“你们能将成本降至10 亿美元或20 亿美元吗？”所以，沃登和这些潜在赞助方正开始讨论预算问题。 百年星舰计划在技术上独树一帜，项目运作的复杂程度前所未有，参与者及其后代也将经历令人生畏的百年孤独。 火星在召唤 火星是地球近邻，最近时离地球只有5600 万千米，火星也是太阳系中除月球外最适宜人类访问的天体。这颗红色行星与地球如此相似：存在四季更迭，火星的一天（太阳升起落下的周期）与地球日长度相仿。这里有绵延5000 多千米的太阳系最大的峡谷水手谷，还有太阳系最高的火山、高达27000 米的奥林匹斯山，稀薄的大气层还不至于令人瞬间窒息，夏季最高温度可达零摄氏度以上——简直就是一个迷你版地球。40 多年来，人们共发起三十多次火星探测计划，其中三分之二以失败告终，火星是否有生命这个谜题也困扰了地球人一百多年。 早在1952 年，火箭专家冯· 布劳恩就提出过庞大的载人登火星计划，设计由10 艘在太空组装的飞船组成“火星舰队”飞向火星，而登陆需要至少70 名航天员。但这只是一个设想，由于轨道问题，实际从地球出发到达火星最少需运行4 亿千米，相当于在地球和月球之间往返500 次。仅在20 世纪，航天专家们提出的严肃的载人探索火星计划就有50 个之多。但因为载人登陆火星实在所费不菲，没有一个国家敢于轻易尝试。 美国总统奥巴马在2010 年10 月11 日签署了一项太空探索法案，提出2011 年将为美国航天局提供190 亿美元的预算，把国际空间站的运行期限至少延长到2020 年。分析认为，该法案为NASA 在2025 年前向小行星发射载人航天器和在本世纪30 年代实现登陆火星铺平了道路。 单程船票有去无回 长久以来，虽有无数科幻作品以文字和影像描绘过长时间太空生活和火星移民。但落实起来，绝对没那么容易。 如果人类首航火星，将面临两大难题：一是由于携带大量燃料用于往返飞行，飞船可能会重达1000 吨；二是往返飞行时暴露在太空环境的时间过长，宇航员很难适应这么长时间（往返飞行时间可达一年半之久）的失重与宇宙辐射。 必须另辟蹊径，哪怕惊世骇俗。美国华盛顿州立大学天体生物学家德克· 马库奇和亚利桑那州立大学天体生物学家保罗· 戴维斯最近在《宇宙学》杂志上发表的一篇论文指出，可以尝试在首次火星之旅中将4 名宇航员送往火星，并让他们永久驻守在那里。文章说，单程登陆火星载人任务的第一步是在火星上建立一个人类能够长期居住的驻地。刚开始，会从地球陆续发送一些生活补给物资到火星上。但这4 名宇航员的终极使命是在火星上自给自足。研究显示，单程火星之旅不但耗资更低，而且在现有技术下更容易实现。单程飞往火星的百年星舰计划则只须使用阿波罗登月的技术便可实行。 当然，有去无回的计划会引起不少道德上的争议。人们会觉得把那些宇航员留在火星等于遗弃了他们，任其自生自灭。但马库奇和戴维斯呼吁人类重拾探索地球时期体现出来的探索与冒险精神，并形容首批火星居民其实是与哥伦布等探险家一样的先驱者，哥伦布等人为了到达新大陆踏上前途未卜的旅程，明知自己可能为此牺牲。两位科学家指出，火星上的第一批定居者将秉承与北美大陆第一批欧洲定居者同样的精神——冒险赶赴一个陌生的环境，同时清楚他们永远不能重返故土。 这种在火星上的独立生活方式很像科幻作家曾设想过的“世代宇宙飞船”——太空漂流者定居在拥有自给自足能力的人造环境中。科幻片《Wall-E 》中人类逃离环境恶化的地球，乘坐的就是这样的世代宇宙飞船。上面应有尽有，足以令乘客乐不思蜀。 中国著名科幻作家刘慈欣在其史诗般的作品《三体Ⅱ黑暗森林》中这样描述世代宇宙飞船：“那些飞船很大，每艘都像一座小城市，而且是一个完整的生态圈，就是说像一个小地球，人类在上面不需外界供给就可以生生不息。还有最重要的，就是冬眠，这现在就可以做到了，飞船的乘客大部分时间都是在冬眠中度过的，一百年感觉跟一天差不多，直到找到新的世界，他们才会醒来。” 人啊，你的名字叫脆弱 刘慈欣让世代宇宙飞船的乘客能够冬眠是有道理的，不是所有人都能忍受前途未卜的漫漫旅程。1492 年8 月8 日，哥伦布率3 艘帆船远征，随着时间流逝，思乡病和败血症开始蔓延，水手们频频闹事，想掉头回家。到了10 月，哥伦布也焦虑起来，发誓如果三天内看不到陆地就返航，幸好不久陆地就出现在天边，使他们从绝望中摆脱出来。 人类第一次飞向火星时，也许和哥伦布面临的挑战相似。载人火星任务要求宇航员在狭小的飞船内，在失重状态下忍受长达一年半的寂寞航程。失重会使人头脑昏沉，失去方向感。而且，绝大多数宇航员初上太空会产生视力下降，嗅觉、味觉迟钝等症状。而最无法消除的还是远离家园的孤独感和狭小空间的幽闭感以及辐射。此外还有骨质丢失，专家分析，每飞行100 天骨质丢失可达10% ，这就意味着宇航员完成火星之旅后有可能瘫痪。 根据NASA 的一项方案，在宇航员登陆火星之前，货物舱和生活舱将先期发到火星表面，“等待”宇航员寻找并使用它们。其后宇航员必须自力更生，在火星上种植果蔬，维持生存。核能可为生活舱提供能量。在这种情况下，取消任务或给宇航员提供新补给的选择都极为有限。宇航员必须精于设备保养和维修，甚至于还要具备自制新零件的技能。 百年星舰本身将配备“闭环”生命支持系统，空气、水和重要的营养元素在这一系统中可以循环利用。舱内培育的植物，这不仅能为宇航员提供食物来源，还有利于他们的心理健康。 但在火星上真正致命的是宇宙辐射。太阳和深空天体以高能粒子爆的形式产生高能辐射。在漫长的太空旅行中，宇航员将会长时间暴露于深空和火星表面的高水平的宇宙辐射，科学家必须拿出有效保护宇航员免遭宇宙辐射的解决方案。液氢是最好的辐射防护材料。因为水富含大量的氢元素，所以大量的水也可隔绝宇宙辐射。NASA 的科学家设想，飞往火星的飞船上应该安装一些特殊装置，这样宇航员大部分时间都可以呆在被水和食品环绕的区域。在火星定居后，应该能在定居点的地下采集水冰。这些冰融化后不但用于饮用和灌溉，还可以在太阳风暴到来时充当宇航员的防护屏障。 另外，宇航员还需要携带用于诊断和治疗伤病的医疗设备，他们中至少有一位是熟练的全科医生，能够在地球专家的远程协助下应对大部分病症和手术。也许他不必是产科医生，因为研究表明，无重力情况下胚胎干细胞会受到损坏，在实验中64% 的干细胞蛋白会发生变化，这会导致DNA 损坏，甚至免疫系统也会遭到破坏。在太空中孕育生命将是一件非常危险的事情。 眼下俄罗斯联合包括中国在内的六个国家正在进行为期500 天的火星任务模拟试验，希望能对火星任务的人类身心健康调节有更多了解。但这个计划着眼于为期几年的往返火星任务，并未考虑到天然智能与人工智能长期共存可能产生的问题。这个问题将是百年星舰成员必须面临的考验。 与机器共生 著名科幻作家罗伯特· J. 索耶在《金羊毛》一书中写下了世代宇宙飞船中可能出现的人工智能与人类的对抗： 一艘庞大的飞船即将远赴外星。上万名地球人被征召进入这艘飞船，担负起飞船的日常勤务工作。这是一个封闭的社会。一台负责管理这艘飞船、具有自我意识的超级电脑突然不甘于充当人类工具的角色。它认为，从宇宙中传来、召唤人类前往目的地星球的信息其实根本不是发给人类的，而是发送给高于人类的另一种超级智力，也就是该电脑自己。这台电脑开始冷酷地对待昔日的人类主人…… 如此聪明且具自我意识的电脑短期内还无法实现，但在百年星舰计划中，仅靠几个人的力量在荒漠般的火星生存下去显然是不可能的。他们必须仰仗智能机器人的帮助，机器人不但是人类四肢的延伸，更具有人脑不及的高速运算能力。 为了帮助宇航员建设火星家园，需要研制智能化程度更高、力量更强、行动更敏捷的火星机器人团队。这支机器人团队将在人的指挥下齐心协力完成施工建设、科学探测、工农业生产等工作。因此，火星机器人是人类登火星的一项关键技术。现在的“勇气”号和“机遇号”火星车已经可以自主寻找目标进行探索，可以想见，几十年以后，更能干的机器人将成为首批登陆火星宇航员的得力帮手。 在这篇文章见刊时，全球首个类人太空机器人“太空机器人2 号”(R2) 可能已经搭乘美国“发现”号航天飞机前往国际空间站，在那里度过自己的一生。参与R2 设计的工程人员介绍，它将在国际空间站完成一系列测试工作，但它的“后代”将可以承担太空行走、深空探测等更加复杂、危险的任务。类人太空机器人可能在未来承担国际空间站的清洁任务，在宇宙空间极冷、极热的条件下为宇航员传递各种工具，处理有毒气体泄漏、起火等紧急状况。更加先进的太空机器人有望前往小行星、火星或更远的星球执行任务，为人类到达那里探路。 NASA 约翰逊航天中心部门主管罗布· 安布罗斯说：“对于这个机器人来说，进入空间站只是迈出一小步，而对于人类来说却是巨大跨越。”太空中的人类必须适应与机器伙伴共同工作和生活。是福是祸，只有未来的使用者才能体会。 离群索居，成为他者 少数几个人在有致命风险的太空环境下飞行大半年，然后在陌生的星球度过余生。对参加百年星舰计划前往火星的宇航员来说，这确实是个不小的心理挑战。 科幻泰斗阿西莫夫在小说《赤裸的太阳》中虚构了这样一支人类的后裔：他们离群索居在遥远的太阳系外行星上，彼此距离甚远，老死不相往来。他们平时交流沟通全靠电话和邮件，以至于面对面交流是一件没有礼貌的行为。这部小说探讨的是少数人与主流社会在物理上隔绝后，会产生何种奇特的亚文化。 人类学家曾在地球的偏僻角落发现各式原住民，他们有着我们难以理解的风俗与意识。如果将来百年星舰计划得以实现，太空人类学家们又会多了一种“他者”可供探查。只不过这些田野考察不是在热带雨林中进行，而是在冰冷的飞船甲板上开展；被考察者服从的也不再是头戴面具的萨满巫师，而是手持便携电脑的飞船舰长。 吃着人工环境生产的食物、创造着自己的文化及娱乐、天天与机器和人工智能为伴，窗外是火星尘暴或漫天星斗。可以想象，百年星舰成员的生活与文化将与地球人极端不同。但无论我们在空间上相距几何，不会改变的是我们体内相同的生物基因，以及孕育了我们的地球母亲，这颗蓝色星球将永远是人类共同的心灵港湾。