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- 605期－尋找火星人（5月號）
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2020-05-01火星漫遊20年——探測任務的挑戰
605 期
Author 作者
嚴正／清華數學系學士，後赴美國取得愛荷華大學博士學位。目前是JPL機器人操控（Robotics Operation Group）的負。譯者／林筠。臺灣師範大學翻譯研究所碩士班就讀中，現為自由口筆譯員。
過往人類與火星的對話
NASA 之前也曾在火星上找尋新生命，維京 1 號（Viking 1）和維京 2 號（Viking 2）兩艘登陸器在 1976 年登陸火星，成為第一架登陸火星的太空船，並各自進行了四項生物實驗。但是，最後得到的結果很不明確，迫使 NASA 重新思考策略。NASA 的科學家和官員們意識到這個事實，他們甚至不清楚，火星是否具備人們所知的人類生存必要條件。因此，NASA 開始了一項策略性探索計畫，目的是透過軌道飛行器、登陸器和漫遊者任務，詳細了解這顆紅色星球。
自 2000 年代就發射至火星的小型探測車精神號（Spirit, MER-A）、機會號（Opportunity, MER-B）、洞察號（InSight）登陸器及其兩顆立方體衛星和軌道飛行器——2001 火星奧德賽號（2001 Mars Odyssey）、火星偵察軌道衛星（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）和近期的火星大氣與揮發物演化任務（Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission, MAVEN），在 2010 年代裡皆持續運作。
火星計畫在 2010 年代達到頂峰。2011 年，好奇號（Curiosity）由 NASA 位於加州帕薩迪納（Pasadena）的噴射推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory, JPL）操控，這輛探測車在火星上漫遊了 13 英里（約21公里）。在此計畫中，成功的發現火星是個適合人類居住的星球，因此，下一步便要確定是否有生命存在。
此外，NASA 並不是 2010 年代唯一進行火星探索的機構。印度於 2013 年發射了第一個火星探測車——火星軌道探測器（Mars Orbiter Mission, MOM）。另外，還有 2003 年由歐洲太空總署（European Space Agency, ESA）發射、至今已運行已久的火星快車號（Mars Express）；2016 年 3 月歐洲太空總署和俄羅斯聯邦航天局（Roscosmos） 合作發射的火星微量氣體任務衛星（ExoMars Trace Gas Orbiter）和持續進行的火星探測計畫（Exobiology on Mars, ExoMars）。
順道一提，許多太空船至今（2020 年）仍持續運作。包含好奇號、洞察號、2001 火星奧德賽號、火星偵察軌道衛星、火星大氣與揮發物演化任務、火星軌道探測器、火星快車號和火星微量氣體任務衛星。
2020 年的全新挑戰
這些探測車和它們的「前輩」所做的工作，為火星 2020 探測車任務（Mars 2020 rover mission）打下良好基礎，例如，精神號、機會號、好奇號和 2001 火星奧德賽號在火星表面發現了大量古代水活動的證據。不僅如此，好奇號挖掘得更深，在火星長達 96 英里寬（約 154 公里）的蓋爾撞擊坑（Gale）內發現了一個古老的湖泊和河流系統。 另外，火星大氣與揮發物演化任務也提供了寶貴的時間資訊，讓人們發現火星可能在大約 37 億年前就已經失去了大部分大氣層—— 這些使火星保持足夠的溫度來支持地表液態水的大氣層。
而確認生命是否存在的任務將於今年7月啟動，屆時將發射 NASA 的火星 2020 探測車及歐俄合作的 ExoMars 探測車，找尋古代有機體的蹤跡。不過，搜尋外星生物的蹤影可能不是 2020 年代火星探索的唯一目標。如果 SpaceX 公司的火星殖民飛船開發進展順利，人類可能可以在未來十年內登上這顆紅色星球。
圖一：在噴射推進實驗室中的毅力號。（NASA）
這次 NASA 火星 2020 計畫中的探測車為毅力號（ Perseverance），而預計在 2021 年 3 月登陸火星的ExoMars探測車則為富蘭克林號（Rosalind Franklin）。富蘭克林號可能在歐克西亞高原（Oxia Planum），也就是火星北半球的一個平原著陸，這裡有許多古代水活動的證據。富蘭克林號由太陽能驅動，將使用照相機和科學設備來尋找古代火星生命的形態和化學跡象。這輛探測車配備了一個可以鑽入火星表面以下 6.5 英尺（約 2 公尺）的鑽頭，讓它能夠深入挖掘線索。
而毅力號則將在寬28 英里（約45 公里）的傑澤羅隕石坑（Jezero Crater）內做類似的天體生物學（astrobiology）工作。探測車將測試包括微型火星直升機在內的新探索技術。科學家們認為，傑澤羅隕石坑在古代是湖泊和河流三角洲，所以從各方面來看，這對毅力號來說會是一個好地點。不只是因為古代環境可能適合人類居住，而且地球上的河流三角洲也容易保存生物特徵，提高毅力號在這次任務中於火星表面找到生物特徵的機會。
不過，毅力號無法鑽得像 ExoMars 探測車一樣深，但能做一些看似無聊卻特殊的工作，也就是收集並儲存大量樣本帶回地球，讓世界各地設備齊全的科學小組詳細檢查。這是火星 2020 探測車任務的重點，畢竟，確認火星上是否存在古代生物跡象，是一件棘手的事情。現場收集的數據或許不足以說服，但若能從樣本中找到火星生物特徵，則會是毫無爭議的證據。如果能在其中獲得更多火星的資訊，將會是NASA和歐洲太空總署共同的努力成果。
火星直升機將為毅力號尋找合適登陸位置的模擬圖。（NASA）
另外，目前有個仍未被證實的計畫，NASA 和歐洲太空總署想在 2026 年發射一個名為「樣本回收登陸器」的 NASA 任務。當中包括一個固定登陸器、取樣探測車和一個名為火星上升器的火箭，該火箭會從火星發射帶著毅力號收集的珍貴樣本，並於 2031 年將樣本送達地球。最新的消息指出，歐洲確認將會資助此回收計畫，而 NASA 仍在等待官方預算批准。如果可行，2020 年代火星探索很可能又會迎來一次重大衝擊。
對火星更多的嚮往
除了 NASA 和歐洲太空總署，今年夏天，中國計畫在 7、8 月之間，向火星發射軌道飛行器探測車任務。若能成功，這將是第一個到達火星的中國探測車，不過，這並不是中國第一次嘗試向火星發射火星飛行器，2011 年 11 月，中國將一個名為「螢火一號」的軌道飛行器搭載在俄國的福布斯－土壤（Phobos-Grunt）太空船上發射升空，不過並未成功脫離地球軌道。
另外，阿拉伯聯合大公國也計畫在近期內登陸火星：該國計畫在今年夏天發射一個名為希望號（Hope）的軌道飛行器。而日本，迄今為止唯一的火星任務希望號探測器（のぞみ）在1998 年發射失敗，他們正努力於2022 年再向火星發射登陸器，並於 2024 年向火星的衛星——火衛一（Mars I）執行樣品返回任務。而在2010 年代就加入探索火星的印度，也計畫發射第二個火星探測車——MOMII，可能包括登陸器（和／或）探測車及一個軌道飛行器，預計在2021~2022 年間執行發射升空任務。
火星上的太空人？
此外，在國際合作夥伴和民間部門的大力幫助下，NASA 也努力在 2030 年代將人類送上火星。不過，馬斯克（Elon Musk）的太空探索公司（SpaceX）更有野心。他們正在開發一種巨大的、可重複使用的火箭太空船組合，稱為「星際飛船（Starship）」，讓火星殖民在經濟層面上成為可能。馬斯克表示，如果一切順利，未來 50~100 年內星際飛船可能會在火星上建立一座超過百萬人口的城市。
除此之外，近期 SpaceX 公司的總裁兼營運長舒特韋爾（Gwynne Shotwell）更表示，目標希望最早在2022 年向月球表面發射一艘無人駕駛的星際飛船。這是一項和 NASA 簽訂合約的任務，期望透過星際飛船將NASA 的機器設備運送到月球表面，或許也能讓載人上火星這個里程碑可以在相對較短的時間內完成。順帶一提，日本億萬富翁前澤友作（Yusaku Maezawa）也已經預訂了 SpaceX 的繞月之旅，目標發射日期為 2023 年。
或許有些人會認為這樣的目標可能太遙不可及，畢竟到目前為止，唯一發射過的星際飛船，是一個名為星斗（Starhopper）短粗的單引擎原型機。在去（2019）年 11 月的首次壓力測試中就爆炸了。不過，SpaceX 創下許多令人印象深刻的太空壯舉，像是完成數十次的火箭降落和許多國際太空站的貨運任務等。
無論人類是否登上火星，接下來的 10 年都非常令人期待。請繼續關注！