撰稿人:Lia / 責任編輯:Zaphyra
位於美國猶他州沙漠深處的「火星沙漠研究站」(MDRS),一個由非營利組織「火星協會」運營的高度擬真火星模擬環境。在這裡,由科學家、工程師和研究人員組成的團隊,以「類比太空人」的身份,在與火星極為相似的孤立、密閉、極端環境中生活與工作,為未來人類登陸火星進行前期演練。
報導將揭示這些類比任務的運作細節,從太空人穿戴太空衣進行「艙外活動」(EVA),到測試無人機、3D掃描及星鏈通訊等前沿技術。更重要的是,本文將從政策與戰略層面分析此類地球模擬任務的深遠意義。這些相對低成本的演練,不僅是驗證新技術的試驗場,更是研究長期太空飛行中「人為因素」—如心理耐受力、團隊協作與決策壓力的關鍵平台。這些從紅色沙漠中獲取的寶貴數據,正為NASA等機構制定數十億美元的火星探索任務架構,提供著不可或缺的決策依據。

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Lia. Independent Media 台北報導
在時間與風沙的雕琢下,猶他州的沙漠展現出一片近乎異星的雄偉與荒涼。巨大的紅色峽谷沉默地矗立,彷彿是另一個星球的遺蹟。在這片壯麗卻與世隔絕的土地上,沿著一條漫長的土路行駛七英里,一個小型的白色圓頂建築群突兀地出現在視野中。這裡不是科幻電影的場景,而是人類星際夢想在地球上最真實的試驗場—火星沙漠研究站(Mars Desert Research Station, MDRS)。
「歡迎來到位於猶他『火星』上的MDRS,」第315號任務隊的指揮官大衛・勞德(David Laude)透過通訊器說道,他的身影包裹在厚重的模擬太空衣中。「這裡,是地球上最逼真的火星模擬環境。」
在這片紅色的大地上,人類的星際夢想正接受最嚴酷的地球式考驗。筆者受非營利組織「火星協會」(The Mars Society)之邀,得以在315任務隊為期兩週的模擬任務最後一天,深入觀察這群「模擬太空人」(analog astronaut)的生活,窺見未來人類在火星上生存的可能樣貌。
模擬的藝術:在地球上建造一座火星基地
所謂「類比任務」,其核心是在地球上尋找並利用與目標星球環境高度相似的地區,進行科學研究與操作演練。MDRS之所以選址於此,正是因為其崎嶇的地形、紅色的土壤和極端的氣候,與火星的蓋爾撞擊坑(Gale Crater)等地貌有著驚人的相似度。
整個基地被設計為一個完全自給自足的封閉生態系統。電力由大型太陽能板陣列供應——儘管勞德指揮官指出,考慮到火星上頻繁的沙塵暴和較弱的太陽輻射,小型核能發電機可能是更可靠的能源方案。基地的核心是一個被稱為「居住艙」(Hab)的兩層圓柱形建築。
「這裡是居住艙的下層甲板,」勞德介紹道,「我們存放EVA太空衣的地方。」艙外活動(Extravehicular Activity, EVA)是模擬任務的關鍵部分。任何時候,只要組員需要離開加壓的艙體,就必須穿上這套複雜的裝備,模擬在火星稀薄大氣中的工作狀態。下層還設有氣象站、通訊系統,以及一個名為「EVA Link」的追蹤地圖,讓艙內留守人員能實時監控艙外隊員的位置。
沿著狹窄的樓梯來到上層,則是組員們的生活空間。六間僅能容身的臥室環繞著中央的廚房與公共區域。食物以凍乾食品為主,它們重量輕、體積小,只需加水即可復原。「我事先告訴組員們,他們會對食物的品質感到驚訝,」勞德笑著說,「我們有麵包機,還有懂得烹飪的隊員,這幾乎是五星級的體驗。」
為了調劑單調的飲食並模擬未來火星殖民的農業需求,基地還設有一座溫室—綠色居住艙(Green Hab)。「我們種植番茄、蘿蔔、胡蘿蔔和各種香草,」負責溫室的組員解釋道,「新鮮食物不僅是享受,更是維持團隊在火星上長期士氣與健康的必需品。」
孤獨的節奏:火星上的一天
在MDRS,時間以一種截然不同的節奏流淌。太空衣隔絕的不僅是稀薄的空氣,還有熟悉的蔚藍天空與文明的喧囂。在這裡,生存仰賴於嚴謹的紀律與完美的協作。
每一天,從早上7點的集體早餐開始。8點鐘,團隊召開當天的第一次會議,規劃全天的EVA任務與艙內研究。上午和下午通常各安排一次由2至3人組成的EVA任務。當艙外小組在紅色沙漠中執行任務時,留守的組員則擔任地面控制中心(CAPCOM)的角色,負責通訊聯絡,並同時進行自己的艙內研究項目。
「在一個孤立、密閉、極端的環境中生活數週,你將會深刻體會到與全人類徹底隔絕是什麼感覺。」勞德指揮官說。這種隔絕感,正是類比任務最核心的訓練價值之一。
然而,模擬的挑戰是真實的。「我們任務中最具挑戰性的部分是無線電通訊,」一位組員反映,「通訊信號經常充滿嚴重的失真和靜電噪音,順暢溝通變得極其困難。」這種看似微小的技術故障,在真實的火星任務中,可能就是生死攸關的致命缺陷。
另一位組員則認為,最大的挑戰在於「找到節奏」。「你需要找到時間來完成自己的研究項目、注意個人衛生、準備三餐,並記錄下你所做的一切。在這裡,風險較低,但在火星上,正是這些日常任務的精確執行,才讓我們得以生存。」
前沿的試煉:為未來任務打磨技術利器
類比任務不僅是心理和程序的演練,更是測試未來火星探險所需前沿技術的絕佳平台。在我們跟隨的一次EVA任務中,工程師麥可・安德魯斯(Michael Andrews)正在測試兩個極具前瞻性的項目。
其一,是利用SpaceX的「星鏈迷你」(Starlink Mini)終端和移動電池組,建立一套便攜式的高速數據傳輸系統。「這讓我和其他組員有能力將EVA期間採集的數據,實時傳回基地,甚至傳回『所謂的』地球。」安德魯斯解釋道。這項技術若應用於火星,將徹底改變數據回傳的模式,極大提升科考效率。
他的第二個項目,則是利用市售的商用3D掃描儀,對野外採集到的岩石樣本進行掃描,創建「數位孿生」(digital twin)。「理論上,地質學家可以遠程分析這些高精度的數位模型,而無需將沉重的實體樣本耗費巨大代價運回地球。」
與此同時,勞德指揮官和健康安全官厄本・科伊(Urban Koi)正在測試無人機技術。NASA的「機智號」(Ingenuity)直升機已成功在火星上飛行,證明了在稀薄大氣中進行旋翼飛行的可行性。「我們想知道,穿著笨重的EVA太空衣操作無人機與不穿時有何區別?」勞德說。結果不出所料,太空衣頭盔的視野受限,厚重的手套也讓操控的靈活性大打折扣。這些看似簡單的發現,卻為未來設計太空人專用的無人機操控介面,提供了第一手的寶貴數據。
從猶他到星辰:模擬任務的宏觀戰略價值
當我們將視角從MDRS的日常拉遠,便能清晰地看到這些地球模擬任務在人類太空探索宏大藍圖中的關鍵位置。NASA的「阿提米絲計畫」(Artemis Program)正雄心勃勃地計劃重返月球,並將其作為前往火星的戰略跳板。在這條漫長而昂貴的道路上,每一次決策都牽動著數十億美元的預算和無數科研人員的心血。
MDRS這類類比任務,正是這條路徑上最重要、也最具成本效益的「風險緩解」(risk mitigation)工具。在這裡,一個可能導致未來數億美元探測車癱瘓的軟體漏洞,可能僅以一次失敗的EVA告終;一個可能在真實火星任務中引發團隊分裂的溝通模式,可以在安全的環境中被識別和修正。
更重要的是,它為探索太空任務中那個最複雜、最不可預測的變量—「人為因素」(human factors)—提供了一個獨一無二的實驗室。當我們把一群頂尖的科學家和工程師,放入一個與世隔絕的壓力鍋中長達數週甚至數月,會發生什麼?他們的決策能力、情緒穩定性、團隊凝聚力將如何變化?這些問題的答案,無法在任何電腦模擬中找到。
「當你知道這一切終將結束時,事情會變得容易得多。」一位組員在反思時坦言。然而,當他試圖想像這是一趟長達數年甚至永不回頭的旅程時,他承認「這幾乎是不可能的」。這種心理上的鴻溝,正是所有太空機構在規劃長期載人任務時,必須面對的核心挑戰。從MDRS獲取的心理學和社會學數據,將直接影響未來火星任務的太空人選拔標準、訓練方案以及任務架構的設計。
最終,當315任務隊的成員脫下他們的太空衣,呼吸到猶他沙漠清冽的空氣時,他們帶回的,不僅僅是幾塊岩石樣本和一堆實驗數據。他們帶回的是對未來挑戰更清醒的認知,是對人類自身韌性與脆弱更深刻的理解。
這趟旅程,從猶他州的紅色沙漠開始,但它的終點,指向的是那顆在夜空中閃爍著紅色光芒的星球。在那裡,沒有回頭路,每一步都攸關存亡。而此刻在地球上進行的每一次艱苦模擬,都是為了確保當人類的足跡最終印上火星的沙土時,那將不僅僅是一個短暫的探訪,而是一個物種新紀元的真正開端。
資料來源
The Mars Society: The Mars Desert Research Station (MDRS)
https://www.marssociety.org/mdrs/
NASA: Analog Missions
https://www.nasa.gov/hrp/analog-missions
National Geographic: This is what it's like to live on Mars—in the Utah desert
https://www.nationalgeographic.com/science/article/mars-simulation-utah-desert-space-travel
Space.com: Mock Mars mission in Utah desert 'mistakes' will help real Red Planet crews
https://www.space.com/mock-mars-mission-utah-desert-mdrs
Ars Technica: What I learned from my two-week simulated mission to Mars
https://arstechnica.com/science/2018/01/what-i-learned-from-my-two-week-simulated-mission-to-mars/
Scientific American: I Went to Mars and It Was Utah
https://www.scientificamerican.com/article/i-went-to-mars-and-it-was-utah/
WIRED: A Trip to the Mars Desert Research Station
https://www.wired.com/2014/11/a-trip-to-the-mars-desert-research-station/