【科技．未來】為了前往火星　應先重返月球？

隨着美國當年踏出了那人類一大步，在太空競賽戰勝蘇聯，載人登月這昂貴旅程似乎再難找到足夠理由。1972年阿波羅17號任務結束以來，月球已四十多年未見人類足迹。然而，近年不但美國高呼2024年重返月球，其他國家和太空科技公司也密謀緊隨其後。正如美國太空總署（NASA）前首席歷史學家Roger Launius指出，重返月球「最根本的問題不是何時或用什麼方法，而是為什麼」。

承接上文：50年後重返月球　重探阿波羅未解之謎

美國對在2024年登月似乎志在必得。副總統彭斯曾說：「若NASA現時沒有能力在五年內送美國人登陸月球，我們要改變的是這機構而不是任務。」但美國總統特朗普真正要登的是什麼「球」？6月時，他在Twitter發文：「我們花的所有錢，NASA都不應只說用來登月，我們五十年前已經做過。他們應該專注於更大的事，包括火星（月球是它的一部份）。」

引起全球恥笑後，NASA署長布列登斯廷（Jim Bridenstine）澄清：「之後我打給他，我說得很清楚，『我想確認大家立場一致』。他也清楚答我：『我知道你要先去月球，才去到火星，但你需要提及火星。』」並指特朗普告訴他，火星是「世代性的成就，可感染所有美國人」。布列登斯廷已準備執行特朗普的要求，上月中，他在一個阿波羅五十周年慶典上透露：「我們正努力組成一個廣泛的計劃，有關我們如何以在月球測試的科技執行火星任務。記住，月球是演練場，火星是目的地。」

這似乎已是各國共識，那為什麼不乾脆直接前往火星？歐洲太空總署（ESA）人類及機器探索總監David Parker解釋，人類已從興建和營運地球400公里上空軌道運行的國際太空站上，學懂如何駕馭地球附近的太空。「對比之下，月球在地球400,000公里外運行，遠1,000倍。要在那麼遠的距離駕馭一個惡劣的環境，需要克服所有技術障礙。然後，我們可以準備得更好，開始往4億公里外的火星看，那是地球與國際太空站距離100萬倍遠。這將是一個長久過程。」

希望可逗留月球

Blue Origin創辦人貝佐斯（Jeff Bezos）提醒，並順道反擊想直接前往甚至「死於火星」的馬斯克（Elon Musk）：「我真心希望大家堅持重返月球，這一次要留下來，因為這是前往火星的最快方法。以為可以跳過這一步只是幻覺。」他又認為從月球前往火星較有效率：「在月球升起1磅物件，所需能量少過在地球24倍。當你需要攜帶很多補給、燃料、大型物件前往火星的話，最好在月球發射而非地球。」

貝佐斯之所以可以這樣說，是因為我們發現月球上的資源愈來愈吸引。去年，NASA分析印度月船1號（Chandrayaan-1）收集的數據，證明月球兩極確有水冰存在，主要藏於不見天日的月球南極坑洞，溫度永不高於華氏250度。這既可能潛在珍貴飲用水源，水也可被分解為氫和氧，不但可供人類呼吸，亦可用作火箭推進燃料。因此，月球在未來或可成為前往太陽系更深處的中轉站。「做到的話，Gateway（NASA興建中的月球太空站）將會成為燃料補給站。」布列登斯廷說。此外，在月球的土壤上也可挖到氦的同位素「氦-3」（helium-3），可用作未來核融合反應器的燃料。

這些資源和前景吸引多個國家。中國預計有四個月球任務接踵而來，最早可於今年12月發射嫦娥五號，帶回月球的岩石和土壤。據《中國日報》報道，國家航天局局長張克儉在4月的中國航天日慶典上聲稱，中國將在十年內於月球南極設置研究基地，以太空人在月球表面執行任務。ESA希望2050年在月球建立「月球村」，讓各國互相照應和合作科研。

太空公司也看到了商機。Orion Span希望2022年發射第一間太空酒店Aurora Station； SpaceX去年宣布，將於2023年運載首名旅客圍繞月球飛行；維珍銀河（Virgin Galactics）售價25萬美元的來回船票，已有超過700人買票排隊；日本公司iSpace亦計劃建立「地月交通平台」，並在月球上展開「兩極水源探索」。加上NASA在6月初宣布，最快於2020年開放它位於國際太空站（ISS）的部份予公眾旅遊之用。瑞銀（UBS）估算，太空旅遊市場總值到2030年將達30億美元。

健康風險成疑問

當公私營太空機構已視太空為人類必然的未來，更重要的科研自然在於到底我們可否成為「多行星生物」。首先，在如何使用月球水冰之前，我們仍然未知道它們是以什麼形式存在，是巨大冰塊還是與月球土壤混和的結晶？亦不知道為什麼水冰會藏在兩極，對月球為什麼會有水更是眾說紛紜。「我們已經有點想法，但仍未測試互相爭持的理論。」科羅拉多大學波德分校天體物理學家Paul Hayne說。

健康是另一大問題。ESA去年一份報告提到：「太空人在星體間太空活動累積的輻射量，比身處地球的人類所累積的高數百倍，也比在國際太空站工作的太空人高幾倍。」2011年NASA派遣好奇號（Curiosity）探測車時發現，若要前往火星，光是單程就會令太空人暴露於額外0.3西弗（sievert）輻射下，相當於照24次電腦斷層掃描（CT），是核電廠工人每年可接受輻射上限的15倍。儘管並非致命（每1西弗與增加5.5%癌症風險相關；8西弗足以致命），但輻射效果以至如何在太空航程中減少接觸輻射仍然未明。曾離開地球磁場保護的人就只有阿波羅任務太空人，但約翰霍普金斯大學表觀遺傳學家Andy Feinberg說：「當時沒有在太空人身上做基因組研究。」

Feinberg參與了NASA雙胞胎健康研究—比較在太空生活約一年後的太空人Scott Kelly與地球上孖生大哥的身體變化。Kelly回到地球後出現不少問題，例如認知能力測試分數降低。此外，研究人員不知道Kelly的基因表達改變對其健康有何影響，約翰霍普金斯大學生物學家說Lindsay Rzzardi指，這通常是身體的壓力反應，「但我們不知道極限在哪裏。」

雙胞胎實驗很難有結論，畢竟只有一位測試者，且實驗只維持一年，若要執行為期兩、三年的任務，對人體又有何影響？NASA的人類研究路線圖（Human Research Roadmap）列出了人體在太空的風險，光是輻射就仍有極多未知之處，例如他們仍在努力找出太空人患上嚴重疾病前可承受的最高輻射量，以及這輻射整體上對太空人的免疫系統有什麼影響。NASA又不知道太空人因太空航程而不育的機會率；亦不知道骨質流失有多少是輻射導致；又或是輻射會否導致或惡化神經疾病。

或許人類可身處太空的時間有某個上限，想找出上限就要送更多太空人執行一年以上的任務。惟連同Kelly在內，至今只有六人曾在太空連續逗留超過340日。而更大的未知之處可能是心理健康上的風險。太空旅途需要讓幾個人逼在一個比國際太空站更小的太空船中，而且隨距離地球愈遠通訊愈延遲，這很可能會是一個漫長、孤獨、食物難吃、不自然的燈光令你睡不好的旅途。這些人的精神狀況會否因而有所改變？

賓夕法尼亞大學心理學家Mathias Basner負責Kelly的認知測驗，他曾研究困於南極洲過冬的人的腦部有何變化：「你可以看到這些人的腦部在功能和結構上有變化……我們見過腦體積減少，基本上擴散至整個腦。」這些轉變在冬天結束後回復原狀，但在太空就無從稽考，因此也不知道如何治療。「太空人將經歷心理問題，因為他們是人。」 Feinberg說。

隨着各大太空機構和公司在月球為人類設下永久據點，將會有更多重大問題需要回答。或正如約翰霍普金斯大學地球學家Brett Denevi所說：「我們明白月球已經好過很多地方，但仍有問題尚待回答。月球的確是前往其他星球的踏腳石，即使這種說法已是老生常談，但完全是事實。」

上文節錄自第176期《香港01》周報（2019年8月19日）《月亮誘惑　太陽系博物館遍布資源》。

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