火星超“火”太空专家破解火星影剧背后的科学

作者：黄少伟

自古以来，人类就对火星充满向往和好奇。2020年是火星年，三国先后发射火星探测器，探索这颗红色星球；Netflix也趁势推出一部跟火星探险有关的剧集《远漂》。《联合早报》记者针对《远漂》，以及提名2016年奥斯卡最佳影片《火星任务》的情节，访问三名太空科技专家，了解这些火星科幻作品背后的科学。

火星最近真“火”。三国在今年7月先后发射火星探测器，阿联酋抢先在20日发射“希望号”，中国接着在23日发射“天问一号”，美国最后在30日发射“毅力号”。

无独有偶，Netflix本月初也推出一部跟火星探险有关的剧集《远漂》（Away），讲述来自美、英、印、俄、中五国的太空人，一起展开为期三年的漫长火星旅程，为人类踏上火星创造历史。该剧由两届奥斯卡影后希拉莉史旺（Hilary Swank）担纲主演，饰演中国太空人的则是曾演出《末代皇帝》《宋家皇朝》《如懿传》的华人女星邬君梅。

人类对火星一直很好奇，图为美国“好奇号”探测器准备在火星着陆。（美国宇航局提供）

好莱坞长期以来对神秘的火星充满兴趣，许多科幻大片都以火星为背景，例如《红色星球》（Red Planet）、《火星幽灵》（Ghosts of Mars）、《全面回忆》（Total Recall）、《星际任务》（Ad Astra）等。

以火星为题材的电影中，最出名的应该是由麦特戴蒙（Matt Damon）主演的《火星任务》（The Martian），由《异形》大导演雷利史考特（Ridley Scott）执导，叙述一名太空人因沙尘暴意外孤身滞留火星，必须在补给不足，环境恶劣等困难中，想方设法求存，直到获救为止。这部电影娱乐性十足，还入围2016年奥斯卡最佳影片奖。

大家看了这些火星影视作品，是否对某些故事桥段的真实性有些质疑？《联合早报》针对《远漂》和《火星任务》情节，访问三名太空科技专家，了解这些火星科幻作品背后的科学。

1.在《远漂》里，有一名太空人在前往火星途中，眼睛渐渐变盲，另一人则发现脚底皮肤脱落

《远漂》里的太空人发现脚底皮肤脱落。（Netflix提供）

现实中，有些太空人的视觉的确受到影响，专家称之为神经视觉综合征（Ocular Syndrome），具体发病原因目前还不清楚，可能跟视网膜受压或颅内液体变化有关。一些太空人在太空呆上一个月后，也面对脚皮脱落的问题。

新加坡航天与科技有限公司（SSTL）行政总裁陈淑婷说，人类身体构造是为了适应地球环境，如果置身在不同环境，会造成许多问题。人体非常复杂，很多生理功能息息相关，当一个功能改变，可能影响其他功能。

陈淑婷（图）说，去火星的旅途遥远，太空人可能出现更严重的太空症状。（新加坡航天与科技有限公司）

陈淑婷说：“太空人至今只到过月球和国际太空站，没人到过火星。去火星的旅途很遥远，太空人会在太空呆更长时间，人体将面对更长时间的压力，因此这些太空症状可能更糟。关键是科技能否进展到在火星旅途中为太空人创造地球般的环境。”

2.《远漂》里的太空舱有人造引力，太空人在里面行动宛如在地球上

人造引力在理论上是可行的，通过旋转太空飞船制造出离心力，让宇航员体验到重力。不过飞船体积和旋转速度会影响引力对人体的效果，可能产生副作用。陈淑婷说：“在长途太空旅程中制造引力是很重要的。它可以减少失重状态所造成的身体影响，例如骨质疏松、肌肉萎缩、视觉问题等。”

欧洲宇航局（ESA）创新与风险署署长法兰克萨尔茨格贝尔（Frank Salzgeber）则说：“飞船可运用旋转技术制造人造引力，以维持太空人的身体健康。其实火星也有引力，虽然比地球少，但是对人类还算足够。”

萨尔茨格贝尔（图）说，飞船可运用旋转技术制造人造引力，以维持太空人的身体健康。（受访者提供）

3.太空人在《远漂》里可以打视讯电话给地球上的家人，也能收短信、查电邮等

太空人目前的确可以这样做。在低地球轨道上，他们可以利用软体电话（softphone）跟地球上的人沟通。信号最远的传播距离长达14万4810公里，他们只要戴上耳机和麦克风就能通话，不过网络速度则会比较慢。

太空软件科技公司MyelinS总裁齐德塔伊布（Zied Tayeb）说，当太空人接近火星，离地球越来越远时，会面对通讯延误问题。单向通讯延误时间介于3到21分钟，要看火星当时与地球的距离有多远。他认为科学家在短期内很难解决这问题，不过一旦他们抵达火星，便可以使用内部网（intranet）沟通。

齐德塔伊布（图）透露，MyelinS公司正研发一种太空软件，为太空人提供多种感官反馈。（受访者提供）

塔伊布透露：“我公司正在研发一种太空软件，通过触觉反馈技术和虚拟实境（virtual reality，简称VR），为太空人提供多种感官反馈。太空人以后从国际太空站可跟亲人‘握手’，甚至给他们一个‘拥抱’。”

4.在《远漂》里，太空船厕所泄露化学液体，太空人用衣服吸收液体却引起火患

这一幕其实曾出现在真实的国际太空站里。美国宇航员斯科特凯利（Scott Kelly）当时用一件旧衣吸住化学液体，不过因衣服上有一些汗水，跟酸性的化学液体产生化学反应，导致液体着火。幸好另一名太空人反应快，马上用一大袋湿毛巾套住漂移的着火液体，避免了一场灾难。

陈淑婷说，太空人十分重视防火安全，“火患在太空是一大灾难，因为太空人的逃生选择有限，他们不能逃走，只能阻止火势蔓延。此外太空舱的空气有限，火患可能影响空气比例，导致太空人无法顺畅呼吸，或引燃其他易燃的有毒物体。”

5.《远漂》中太空船的内墙里装满了水，目的是为了阻挡辐射。当飞船上的饮水过滤机损坏后，太空人被迫出舱，从外墙钻洞取水

陈淑婷很难判断这是否可行，因为这种取水方式在技术上非常危险，而且虽然内墙的水可以饮用，但会减弱太空船的辐射阻挡功能，对太空人的健康造成威胁。

陈淑婷进一步解释，国际太空站的水有不同级别，饮用水是最干净的，会定时从地球补给。各国净水方式不同，不同水源不能混在一起，否则会造成沉淀物。“各国太空人和宇航局都非常努力确保太空站不会缺水，如果发生缺水情况，太空人必须返回地球。”

萨尔茨格贝尔说，水是重要资源，而火星上的水都冻成冰存在地底，未来太空人可以开采使用。

6.在《火星任务》里，麦特戴蒙遇上巨大沙尘暴，跟团队失散，被迫滞留在星球上大约两年

火星大气层少于地球的1%，所以就算发生每小时160公里的飓风（情况很罕见），威力可能只跟每小时16公里的风相似，可以放风筝，但绝对无法吹倒太空人，所以电影里的沙尘暴情节是不可能发生的。

陈淑婷解释，火星的生活环境很严峻，它离太阳更远，所以温度比地球低很多（平均约零下60摄氏度），而且火星也缺少地球拥有的磁场保护层，因此辐射量也比地球高。“麦特戴蒙在火星上呆了近两年，身体承受的辐射量很大。除了辐射，火星的地心引力较弱，也会对身体造成影响。虽然电影故事设定在2035年，我无法预知未来科技，不过一个人能在火星存活约两年并身体健康，是有点不太可能的。”

7.麦特戴蒙在电影里，成功地在火星土地上种植马铃薯，并用自己的粪便施肥，创造了稳定的食物来源

在《火星任务》里，麦特戴蒙在火星表层成功种植马铃薯。（20世纪福斯提供）

美国宇航局在2017年做过一项实验，在一个密闭容器内模拟火星温度、气压、二氧化碳水平、湿度等各种参数，成功在干燥的沙漠泥土中种植马铃薯，证明火星或可种植。

陈淑婷说：“马铃薯的叶子能制造氧气，并吸取火星大量存在的二氧化碳。不过电影里，麦特戴蒙是靠制氧机存活，而不是马铃薯叶子所制造出的氧气。”

8.麦特戴蒙离开火星时，为了减轻火箭的发射重量，把窗口都拆掉

从火箭材质的角度来看，这是可行的，因为火星和太空的大气层比较薄。陈淑婷解释：“想象在水里发射舰艇，并跟在陆地或空中发射相比，你可以在陆地使用较弱的舰艇材质。不过如果材质不够坚硬，可能会造成火箭翻滚，偏离航道。”

中国“天问一号”火星探测器7月23日升空。（路透社）

火星探险小知识

火星的直径是地球的一半（约6752公里），是太阳系内第二小的行星，仅有水星比它小。从地球上看，火星仅仅是夜空中一颗红色星体。火星颜色偏红，是因为外壳氧气与铁的组合导致铁锈色的形成。

地球与火星之间的距离不断改变，两颗行星各自以不同速度和距离绕太阳公转。地球和火星最远距离约4亿公里，最近距离约5600万公里。每隔26个月会出现一个飞火星的最佳“窗口期”，这时段地球位于最适合飞往火星的位置，火箭燃料消耗最少。

今年正好是两年一次的火星年，10月14日将出现“火星冲日”的天文现象，届时火星、地球和太阳所处的轨道位置将形成一条直线，火星和地球的距离也最近。考虑到地球与火星的距离，以及地球和火星绕太阳公转的速度，最佳的发射时间是

“火星冲日”之前两个月左右，也就是7月中旬至8月中旬。阿联酋、中国和美国因此都选在这时发射火箭，探测器飞往火星需约七个月，预计明年2月抵达。