登陸火星，機器早就登上去了，以現在的技術，把人送上火星並不困難，但登上火星要活下去就沒那麼容易了。有兩條路可走，一是從 2 億 2500 萬公里以外的地球，花至少 6 個月的運送時間來補給，另一個長遠的辦法就是在火星上製造生活必需品，最好自給自足。NASA 的 2030 年登陸火星計畫，就是從研究如何在火星上自給自足開始，火星沒有氧氣沒有水、不能種植不能畜牧、沒有可用的各種材料。

   荷蘭與瑞士合組的 Mars One 計畫，用少數「先民」拓荒，然後逐步移民建設，經世代延續讓火星適合人類居住，成為地球的後院鄰居。第一批拓荒的人預計 2024 年成行，每幾個人共乘一艘太空船，到了火星之後，把同一批起程的太空船連接到一起，成為大家共用資源的空間，然後開始開鑿火星資源。這個構想能否實現有待驗證，但勇敢的一面是只有單程、沒有退路，這些先民需終老於火星，不過已經有上萬的人報名。

（Mars One 太空船連接成生活圈，取自網路。）

   為 2030 登陸火星作準備，NASA 成立了兩個研究中心，一個是太空生物工程應用中心，一個是超強結構計算設計中心，各資助 1,500 萬美元，以五年為期，由學術機構率領集合各相關領域，研究居住火星的生存技術，太空生物工程以生活為主，超強結構設計以材料為主。

   加州大學柏克萊分校的生物工程教授 Adam Arkin，主導太空的生活研究，水、食物、藥品、保健、燃料，這些生活上不可缺的用品，是否可以發展由微生物，或者利用二氧化碳製造，火星的二氧化碳量占大氣的 96%，取之不盡，如果能研究出來利用的價值，也可以用在減碳的地球上。加入這個工程的還有猶他州立大學，加州大學戴維斯分校，史坦福大學，以及 Autodesk 與 Physical Sciences 公司。

   開拓外太空，用在房舍、運輸、機械的建構材料，要比目前地球上的最先進材料還要輕、還要堅固，目前的奈米碳管有這個特性，是否可以從中發展出更適用太空的材料。材料的研究，由密西根技術大學 Gregory Odegard 教授主導，加上 22 名學者，多所大學，製造奈米碳管的 Nanocomp，化學塑膠國際大廠 Solvay，以及美國空軍實驗室。

   參與者之一，中佛羅里達大學 Sudipta Seal 教授，設計一種就地取材的方法，把火星鬆軟的土壤放進反應室加熱到1650°C熔化，火星的土壤呈紅色，富於氧與鐵，加高熱使其化學鍵鬆弛，反應室的正負兩個電極，就讓氧與金屬分離，氧氣供我們呼吸，熔化的金屬則用 3D 印刷製造各種工具與成品。

（火星基地示意圖，圖片來源：NASA，取自網路。）

   這兩個研究中心雖然剛成立，卻不是從頭開始，成員多有相關的基礎，甚至是延續既有的研究。五年後的成果，可能做為 NASA 是否 2030 年登陸火星的依據，即使不去火星，這麼多人五年的成績對解決地球的問題，也應有一定貢獻。登陸火星不比半世紀前登陸月球，路途遙遠飛行時間長，也不能像月球拿了一塊石頭就立刻回來，登陸之後怎麼活下來，預定停留多久，無論幾個月、幾年、甚至永久居住，都是一大挑戰。

   看過「絕地救援」(Martian) 影片的人，對火星上的求生與返回地球應有深刻的印象，這部高評價的科幻片，用了不少 NASA 的真實技術，影片戲劇化的大費周章把一個意外落單的人，從火星救回來，藉此可以推斷 2030 火星登陸不是有去無回的單程票。Mars One 的單程火星開墾也沒有說絕不回來，只是時日不定，以後科技發展終有一天會讓墾荒的先民回到地球。

（「絕地援救」中的火星景致，取自網路。）

   所以登上火星安頓活下來之後，要怎麼回來，是 NASA 另一難題。登陸月球的「登月小艇」可以兩用，既用來登月、又用做離開月球的「接駁小艇」，離開月球升空到月球軌道，與在軌道停留的回程太空船連接回家。從火星回到地球原則與月球回到地球類似，回程太空船在火星外軌道，載人的接駁小艇從火星起飛，升空到火星軌道連接回程太空船返回地球。

   問題是載人的接駁小艇需要龐大的動力才能從火星起飛，所需要的燃料太重，不可能從地球帶過去，太重了從地球升空，到稀薄大氣的火星登陸，都是問題，那怎麼辦？國家地理雜誌就在 2015 年影片上映的同時，刊出一篇 NASA 構想的回程文章，聽幾起比電影更戲劇化，就是在人登陸火星幾年以前，先把空的接駁小挺從地球發射到火星降落，然後讓接駁小艇自己從火星大氣擷取回程的燃料，這需要幾年的時間，等到人登上火星，回程的接駁小艇已經準備好了，可以隨時回來。

（接駁小艇是火星任務中的另一任務，目前有多種想像設計）
（圖為「絕地援救」中的接駁小艇，取自網路。）

   太空任務的失誤容忍度是 0，任何細小的差錯都可能造成災難。NASA 說接駁小艇必須是完整一體，不能像影片中讓太空人穿著笨重的衣服，冒險在火星上做組裝的工作。其次是接駁小艇停在火星幾年，登陸時有沒有損壞，在塵土與輻射線的侵蝕之下，到時候能不能啟動，也是一個未知數。

   接駁小艇升空，能不能順利與回程太空船接軌，也有很多的變數。火星的軌道是橢圓型的，距火星可從 250 到 33,000 公里，接駁小艇希望回程太空船越近越好，可以節省燃料、又可減少飛行時間，飛行時間越長，越要增加讓人抒解的設備，加重小艇的重量。而回程太空船卻希望距火星越遠越好，可以節省燃料擺脫火星重力，到底距離多遠雙方都能接受，要進一步商量。

   聽起來，這個回程辦法是為早期登上火星預備的，一旦遇到狀況可以隨時離開。以後去的人多了，在地球上研發的生活與材料技術施展開來，接駁小艇的燃料、乃至接駁小艇，都可以在火星製造，往返地球就成為定期班機了。那從地球到火星的往返「班機」要坐多久？單程約 150-300 天，到了火星至少要遊覽一些時日，來回一趟約 500 天。有一天真的能去，500 天算什麼？