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9 項《絕地救援》原著小說中,真實的 NASA 太空高科技

电影中文名

火星救援

2015-08-28 20:38

Chief10

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想看 - 评分7.0

 

NASA 日前發表了一篇文章,介紹小說《火星任務》中,真實應用在太空科學的高科技。前陣子才自行胡亂摸索,製了一份硬體筆記(8 項《火星任務》中的太空設備),沒想到在電影上映前就能讀取官方相關介紹,令人振奮,文章還用心的附上電影劇照對照圖,等於一次攫取科學常識和電影預告,不亦樂乎。

2011 年,一位電腦工程師將平時寫的科幻故事 PO 上網,意外獲得極大迴響。2014 年,他的首部文字作品《火星任務》正式出版,這位工程師安迪威爾遂成為當紅作家,小說更被雷利史考特相中,翻拍成電影《絕地救援》,預計今年(2015)十月於北美上映。

類屬硬科幻的《火星任務》以科學為基石,模擬 2030 年 NASA 的太空旅行。雖然安迪威爾筆下描寫的是二十年後的世界,現在的美國太空總署,卻也確實正在研發許多小說中出現的科技設備;毫無疑問,科幻作品與現實世界的時差已越來越小,界線越來越模糊。

本篇將附圖整理出 NASA 介紹的 9 項太空高科技,讓喜歡《火星任務》的書迷可以藉此一窺小說中的真實世界。

※ 本文內容及圖片簡單整理自 NASA 網站文章,若對詳細全文有興趣請移步至 ▸〈Nine Real NASA Technologies in ‘The Martian’〉※


01. 【居住艙】(Habitat)

居住艙是馬克瓦特尼在火星上的家,是小說主要場景之一。居住艙中備有大氣調節器,太空人在艙間內不需穿太空衣就可活動。

▼ 電影中的居住艙

在真實世界中,太空人會在林頓詹森太空中心*進行星球生存模擬(HERA)*,為長期任務做訓練。HERA 擁有完全獨立的生存系統,這個兩層的居住艙內有起居空間、工作站及模擬氣閘艙。HERA 提供有用的維生數據,幫助 NASA 瞭解該如何改進相關的深空作業。

▼ 林頓詹森太空中心隸屬 NASA,位於休士頓。中心內的 HERA 簡單講就是一個模擬居住艙


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02. 【作物農場】(Plant Farm)

農業是太空科學重要的研究項目。小說中,瓦特尼把部份居住艙改造成自體循環的小農場,靠馬鈴薯維生。

▼ 火星由史以來第一個農夫瓦特尼(麥特戴蒙飾),好溫馨的畫面

在今天的國際太空站上,太空人擁有豐富的食物補給;但在六千五百萬公里外的火星,太空人就像瓦特尼一樣必須自給自足,因為糧食送達最快也要九個月後。在近地球的軌道上,生菜是最容易生長的作物。在 ISS 上,蔬菜屬於極具開發潛力的新鮮食材,只要使用有色光線控制,蔬菜就會乖乖地生長,按時供太空人食用。目前, NASA 正積極開拓可種植的作物種類,以確保未來登陸外星球的太空人能夠滿足營養需求。

▼太空人正在國際太空站的實驗室中收成生菜。特殊紅光是專門栽種太空生菜的必需品


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03. 【再生水回收系統】(Water Recovery System,也就是小說中的淨水器)

火星沒有川水湖泊,太空人需要自行製造水。有讀過小說就知道,聰明的瓦特尼不曾浪費一滴水資源,在沒有任何外來救助的情況下,他研發了一套系統,盡可能地蒐集所有水氣以求生存。

水資源實在太珍貴。在國際太空站上,同樣沒有一滴汗水、眼淚或尿液會被浪費。透過這套再生系統,太空艙內的水份會不斷被過濾、淨化。有位太空人曾這麼說:「今日的咖啡來自昨天的咖啡。」

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04. 【製氧系統】(Oxygen Generation)

除了住所、食物和水,在火星上生存還有一項重要的條件:氧氣。火星上沒有氧氣,瓦特尼無法恣意進行艙外活動,他必須隨身攜帶氧氣補給。

國際太空站也備有相同的製氧系統,以電解方式分離水分子中的氧氣和氫氣。氧氣就這麼被釋放到空氣中,至於氫氣則進入製水循環系統。目前 NASA 正致力於將更多空氣中的殘餘物質(副產品)轉化為可用的氧氣。

▼ 由俄羅斯設計的製氧機(source via)

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05. 【火星太空裝】(Mars Spacesuit)


火星地表對人類並不是太有善,那裡沒有空氣並且極其寒冷。太空人若要在火星上進行各種採樣任務,一定得穿著特製的太空衣。太空衣亦是小說中的救命必備物,相當有創意的瓦特尼把它的功能發揮得淋漓盡致,令人拍案叫絕。

▼ 《絕地救援》中的火星太空衣,可以在左手臂上看到生命指數顯示屏

NASA 也正在努力研發適用於火星的太空衣,設計師需要詳細研究火星的各種險峻環境,以便製作能完整配合任務內容的太空衣。火星上那些大量的塵埃也是漫遊火星的一大難題,過量的塵土會嚴重影響太空人和太空艙的運作。因此,NASA 設計出一套特殊裝置,讓太空人可以「從背部」離開太空衣進到艙內,把太空衣留在外頭,以防灰塵玷染太空艙。

▼ NASA 最新的太空衣設計樣本 Z-2,當時還廣邀大眾投票選出太空衣的三種顏色(但這個造型怎麼只讓我想起 Gru)

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06. 【火星探測車】(Rover)

火星車是整本小說中最令我頭痛的東西,因為在接觸本書前我從來沒看過火星車,所以很難明白一台車子如何能經歷瓦特尼那霸王式的大改造、裝載各種大型器具,甚至還可以外接帳篷,擴增內部空間。記得還曾在〈8 項《火星任務》中的太空設備〉中胡亂猜想探測車的模樣,這下看完電影劇照和 NASA 的圖文解說後終於真相大白——

▼ 電影中的探測車,有六個大輪子

太空人一登錄火星,就必須在那裡待上整整一年,因為火星運轉的軌道和地球的距離在一年後才會再次來到最小值,方是最適合返航的時機。因此,太空人將會有大量時間進行各種火星研究。NASA 當然不希望研究範圍受制於人類的腳程,專門探索火星的坐騎「漫遊者」於此誕生。火星車被設計得相當強大,能夠翻山躍谷,頑強得足以應付嚴峻的火星生態,以及各種突發狀況。

▼ NASA 目前仍致力打造能適應各種地理環境的火星探測車,Multi-Mission Space Exploration Vehicle(MMSEV)

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07. 【離子推進器】(Ion Propulsion)

在《火星任務》中,戰神計畫三號的成員所搭乘的赫密斯號,就是利用離子推進器來完成這趟超過 28 億哩的航程。離子推進器將帶電的離子加速後,以每小時 20 萬哩的超級高速噴出。太空船雖只是感受到輕微的風吹,但它會持續加速,積年累月後便能達到超凡速度,加上離子推進不需很多燃料,替整個航行計畫省下可觀的資源,是當今最經濟實用的推動技術。

▼ NASA 目前正持續研發更新型的離子推進器

美國太空總署在 2007 年發射的無人探測太空船曙光號(Dawn Spacecraft),便是使用這項技術,以每小時 25 萬哩的飆速打破其他探測船的紀錄,率領人類的腳蹤首次光臨兩顆行星(穀神星以及灶神星)。

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08.  【太陽能面板】(Solar Panels)

火星上沒有石油,沒有風,太陽能因此在太空任務中扮演極重要的能源補給角色。書中的赫密斯號就是運用太陽能電池組作為能量,瓦特尼也多次使用太陽能板,進行長時間驅車旅行。

現今的國際太空站擁有足以讓 40 個家庭使用的太陽能發電系統。太空站其實並不需要如此大量的電力,但多餘的電能可以減輕任務失敗帶來的損害。NASA 現階段的火星探測先鋒獵戶座,將以太陽能電池發電的方式,帶領人類朝未知的宇宙邁進。

▼ ISS 的太陽能面板相當穩定,打從 2000 年首批太空人被送上太空站起,它就敬業地持續供電直到現在


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09.  【放射性熱電產生器】(Radioisotope Thermoelectric Generators,RTG)

四十年來,NASA 已經使用「放射性熱電產生器」支援超過 20 次的太空任務,包括火星探測車好奇號,以及即將流浪者 Mars 2020,都是使用這項新世代的發電技術。

▼ 大致呈圓筒狀的 RTG(source via)

我們可以把「放射性熱電產生器」視為一種太空電池。同位素鈽在衰變過程會產生大量熱能,RTG 便將這些熱能轉換成電能。鈽擁有極強的輻射線,為了防止輻射外洩,書中的太空人把這玩意埋在離居住艙很遠的地方。

如同小說敘述,真實的 RTG 以多層堅固的高科技材質包裝,即便發生災難性事故也不會產生一絲裂痕。RTG 以放射 α 射線為主,α 射線僅能在空氣中移動數英吋,並且無法穿透衣物或皮膚。除非射線被分化成更細小的顆粒或蒸發,被人體吸入後才會產生影響。RTG 中的同位素通常被製成陶瓷顆粒狀,所以一般來說不太可能被人體攝入,尤其是這個同位素無法溶於液體。

▼ RTG 實體(source via)

科學家正在竭力分析火星上的輻射環境,以便為太空人設計有效的防護系統。為了能在火星上生存,未來的探險家們需要絕對可靠又耐用的電力來源。這些能源系統可能包括輻射能、太陽能、燃料電池和核分裂等。

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筆記碎唸:很恰好的,《絕地任務》的首支預告也在今天上線了,期喜之情再度高升(雖然個人沒有習慣看預告片)。總之寫完文章再次印證,「以自己腦力想像小說場景,再對照真實世界或具象圖片」實在是一件超級無敵有趣的事啊。


菲林筆記 ▸ http://feilingnote.com/real-nasa-technologies-the-martian/

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