馬特·達蒙真的需要被第三次拯救嗎？看《火星救援》中的科學與不科學
【編者按】本文編譯自theguardian，原文作者 Robert Zubrin
整體而言，這真的是一部非常棒的電影，雖然存在着一些不科學的地方，但這卻是第一部真正描述火星的電影。這是第一部試圖通過真實的環境來講述人類在火星上頑強奮鬥，與太空的惡劣環境作鬥爭求生存的故事。該片在風格上相當“硬科幻”，並沒有在火星上進行一些腦洞大開的設定。這部電影裏也沒有任何的腦洞元素——沒有怪物、沒有魔法、沒有納粹。當然，作為一部科幻電影，《火星救援》難免也有虛構與誇張的成分。可以肯定的是，這部電影中確實有一些科學上失誤。接下來我們就來盤點一下其中的科學與不科學的地方：
火星上的大風暴
大風暴是不可能在火星上出現的。火星上的氣壓很低，不到地球的百分之一。換句話説，即使是火星上的風速達到了160公里每小時，其實風力也就相當於地球上16公里每小時的風力，這點風也就能放個風箏。所以，其實電影中所描寫的大風暴不可能出現。雖然原作作者安迪·威爾自己也知道這一點，但是他也有他作為故事的“造物主”的權利：“我需要一個讓航天員離開火星的方法，所以我在這裏稍微杜撰了一下。而且，難道你不覺得突如其來的大風暴感覺很酷嗎？”
不過這卻是故事最重要的設定，沒有這火星上的大風暴，男主角馬特達蒙也就不用繼《拯救大兵瑞恩》、《星際穿越》之後，再度耗費這麼多人力了。
宇宙飛船的模型構建
從火星軌道航天器的圓環直徑和旋轉速度來看，模型的構建基本是科學的，可以確定這種設計是的確能夠人工創造出一個介於火星與地球之間的重力水平的。
只是這個宇宙飛船實在是太超前了——看起來既龐大又複雜而且成本也十分高昂。建造宇宙飛船不是為了讓人們能夠坐在上面去看宇宙的，而是為了把來自地球的一小羣專家成功送上火星的，是為了讓他們帶回能夠為火星計劃提供參考的有效數據的。或許未來的某一天，我們能夠看到這樣的宇宙飛船，就像在哥倫布遠航幾百年後才有的遠洋客輪那樣。但是，如果三桅帆船已經出現了，甚至是遠洋巨輪都出現了的話，哥倫布恐怕也就不會再想着去任何地方了吧。
火星上的重力
馬特·達蒙在火星上保持着地球般的移動方式是不科學的，因為在現實中的火星的重力只有地球的三分之一。NASA也曾做過設想，結論是要在火星上行走的最有效的方法就是用跳的方式進行大步移動，或是拖着腳進行小步移動。劇中的宇航服參考了2030年之後真實任務使用的太空服為原型，每套至少重達40磅。但是因為重力的原因其實只有三分之一的重量，所以行動起來應該會更輕盈一些才對。
自制水資源
火星表面沒有湖泊、河流或者海洋，火星宇航員必須有他們自己的水補給來源。
而馬特·達蒙選擇了從火箭燃料中分解出了氮和氫，之後他把氫氣與氧氣混合在一起燃燒生成了水。毋庸置疑，這肯定是可行的，但如果換做是我被困在火星上的話，恐怕只會想到讓水從土壤中出來吧。火星温差很大，夏天時從攝氏零下153度到22度，水在火星上僅以冰的形態存在，是被凍住的“生命源泉”。雖然在低緯度上土壤內僅有約5％的水份（從重量上來説），但在兩極附近的土壤水份卻高達60％。
廁所
這是一個有點奇怪的地方。處理廢棄物最簡單的方法是把它們用袋子裝起來，然後封口，之後每天燒掉即可這是沒錯。但利用温室系統或物理化學過程進行廢物再利用——將其轉化為燃料、水和氧氣，其實理論上説是更有效率的啊。難道他們真的會回去分門別類的封裝上，並貼上寫有宇航員名字的標籤來作為以後的科學研究材料嗎？我無法想象會有誰想要把這些東西帶回地球，或是直接在火星上研究它。你不是去火星上研究你自己的糞便去的，你是要在那裏了解火星的好嗎？
不過該片中大部分的情節還是非常的真實的，結合了虛構和真實兩種敍事元素，而這兩種元素都來自於NASA和其他機構已經完成的和未來在21世紀30年代的探索任務。NASA已經研發出多項在電影中展示的科學技術。
棲息地
在火星表面，瓦特尼在居住艙Hab內待了相當長的一段時間，這可以説是他遠離地球的家。未來登陸火星的宇航員也需要這樣一個家以避免以飛沙為伴度過火星上的歲月。目前，在NASA的約翰遜航天中心，機組人員就在人類探索研究模擬項目（HERA）中為長航時深空任務做訓練。
植物農場
在《火星救援》中，瓦特尼把居住艙變為一個自給的的農場，長出的土豆成為第一種火星主食。如今，在近地軌道，生菜是太空中供給最充足的農作物。在國際空間站中，Veggie 是一個有效的新鮮食物生產系統。使用紅、藍、綠光，Veggie 能夠使植物生長在一個類似於枕頭的東西里，這是一個擁有基質和肥料以及微孔表面的小袋子，宇航員可以從這裏收割食物。
污水再生
在國際空間站上，一滴汗、淚甚至是尿都不會浪費。環境控制和生命支持系統無處不在地對水進行再生和循環，包括尿液，洗手水，漱口水以及其他來源。通過水再生系統（WRS），水被回收，過濾，準備再次使用。一位宇航員曾舉例説過：“昨天的咖啡會變成明天的咖啡。”
氧氣製造
在國際空間站上，宇航員擁有氧氣製造系統。這個系統可以循環處理航天器中的空氣並高效穩定地提供可供呼吸的空氣。這個系統通過電解反應生產氧氣，把水分子分解成氧分子和氫原子。氧氣被釋放進空氣中，氫氣被排進太空或輸入Sabatier系統。這個系統利用空間站的大氣的剩餘副產品來生產水。
火星宇航服
火星的地表環境並不歡迎人類。大氣中也幾乎沒有任何可供呼吸的氧氣。宇航員在居住艙外採樣和維修時必須穿着宇航服。每天瓦特尼都需要身着宇航服在火星地表進行很長時間的艙外工作，而且更為棘手的是他必須要在火星表面長途跋涉，所以他的宇航服必須足夠靈活、舒適、可靠。NASA正在研發能夠在火星上使用的宇航服。工程師考慮了從火星漫步到巖石採樣的一切需求。
火星車
一旦人類在火星表面着陸，他們必須在那裏居住一年以上才能等到最小地火距離點並返回地球。這樣宇航員就會有大量的時間在周圍地區開展實驗和探索工作。但是宇航員必然不能夠被限制在步行距離範圍之內進行考察，為了走得更遠，他們必須擁有一部有力的、可靠的、靈活的火星車。在《火星救援》中，瓦特尼駕駛他的火星車進行過幾次急轉彎。甚至為了生存，他不得不對火星車經行了非傳統的改裝。在今天的地球上，NASA也正致力於讓“多任務空間探索車”（MMSEV）能夠面對多種環境。MMSEV已經被用於NASA的模擬任務，用來幫助解決某些機構已經想到的一些可能會發生的問題，甚至是用於尋找一些可能被隱藏的問題。
離子推進
戰神三號計劃的成員所搭乘的赫密斯號，就是利用離子推進器來完成的地火轉移運輸。核推進比衝高，可以節省大量的攜帶推進劑，是當前正在研發的載人深空探索項目的關鍵技術之一。這個技術允許像NASA的Dawn飛船用很少的燃料去執行一些瘋狂的任務。Dawn飛船已經完成了五年多的持續加速，總加速達到了驚人的25000英里/小時。這比其他飛船的推進系統都要厲害的多。它已經完成了人類對穀神星和灶神星的第一次觀測。
太陽能電池板
火星上沒有加油站，沒有油井，也幾乎沒有風。只有太陽能才能讓宇航員在火星任務中走得更遠。電影中Hermes飛船就使用太陽能列陣來獲得能源，瓦特尼也正是利用了太陽能板才能使自己在火星上成功生存下來。在國際空間站，4個太陽能列陣能夠提供84-120千瓦的電力，這些能量足夠40個家庭使用。空間站並不需要滿功率使用，然而萬一出現事故，能量宂餘反而有助於減少事故的風險。自2000年以來，太陽能系統一直為空間站提供能源，並處於安全穩定的運行狀態下。NASA研製的Orion飛船將帶人類飛向比以往更遠的地方，它也是使用太陽能陣列作為未來任務的能量來源。它的陣列板可以在陽光下獲取能源的同時給鋰離子電池充電。假如Orion飛船在月球的背面——沒有陽光的位置，電池也能為飛船運行提供足夠的能源。
編後語
如今，美國的太空計劃雖然已經被凍結。但美國宇航局談到過想要在2043年把人類送到火星上，不過這已經可以説是推遲了一代人了。和1961年成功把人類送上月球相比，我們現在已經距離把人成功送到火星上非常接近了。在2017年的春天，奧巴馬的繼任者應該會和1961年的肯尼迪一樣有勇氣和決心説，我們可能會在他（或她）的第二個任期結束前登上火星。這是一種政治意願，這是對於《火星救援》而言的真正意義所在。這彷彿就像是在説：“我們可以做到這一點。只要我們肯去思考，一定能夠成功戰勝這些困難。”
【創馬“火星救援”專場開啟招募】
在未來三個月內的某個時間點（我們希望在2015年農曆春節之前），雷鋒網硬創邦將在北上深三大城市選擇一個地點，讓所有學者、創客、科幻愛好者一起，動用力所能及的工具，包括開源開發板、3d打印機等，為六千萬公里外火星上人類的生存出謀劃策並開發出產品。
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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：訾竣喆
整體而言，這真的是一部非常棒的電影，雖然存在着一些不科學的地方，但這卻是第一部真正描述火星的電影。這是第一部試圖通過真實的環境來講述人類在火星上頑強奮鬥，與太空的惡劣環境作鬥爭求生存的故事。該片在風格上相當“硬科幻”，並沒有在火星上進行一些腦洞大開的設定。這部電影裏也沒有任何的腦洞元素——沒有怪物、沒有魔法、沒有納粹。當然，作為一部科幻電影，《火星救援》難免也有虛構與誇張的成分。可以肯定的是，這部電影中確實有一些科學上失誤。接下來我們就來盤點一下其中的科學與不科學的地方：
火星上的大風暴
大風暴是不可能在火星上出現的。火星上的氣壓很低，不到地球的百分之一。換句話説，即使是火星上的風速達到了160公里每小時，其實風力也就相當於地球上16公里每小時的風力，這點風也就能放個風箏。所以，其實電影中所描寫的大風暴不可能出現。雖然原作作者安迪·威爾自己也知道這一點，但是他也有他作為故事的“造物主”的權利：“我需要一個讓航天員離開火星的方法，所以我在這裏稍微杜撰了一下。而且，難道你不覺得突如其來的大風暴感覺很酷嗎？”
不過這卻是故事最重要的設定，沒有這火星上的大風暴，男主角馬特達蒙也就不用繼《拯救大兵瑞恩》、《星際穿越》之後，再度耗費這麼多人力了。
宇宙飛船的模型構建
從火星軌道航天器的圓環直徑和旋轉速度來看，模型的構建基本是科學的，可以確定這種設計是的確能夠人工創造出一個介於火星與地球之間的重力水平的。
只是這個宇宙飛船實在是太超前了——看起來既龐大又複雜而且成本也十分高昂。建造宇宙飛船不是為了讓人們能夠坐在上面去看宇宙的，而是為了把來自地球的一小羣專家成功送上火星的，是為了讓他們帶回能夠為火星計劃提供參考的有效數據的。或許未來的某一天，我們能夠看到這樣的宇宙飛船，就像在哥倫布遠航幾百年後才有的遠洋客輪那樣。但是，如果三桅帆船已經出現了，甚至是遠洋巨輪都出現了的話，哥倫布恐怕也就不會再想着去任何地方了吧。
火星上的重力
馬特·達蒙在火星上保持着地球般的移動方式是不科學的，因為在現實中的火星的重力只有地球的三分之一。NASA也曾做過設想，結論是要在火星上行走的最有效的方法就是用跳的方式進行大步移動，或是拖着腳進行小步移動。劇中的宇航服參考了2030年之後真實任務使用的太空服為原型，每套至少重達40磅。但是因為重力的原因其實只有三分之一的重量，所以行動起來應該會更輕盈一些才對。
自制水資源
火星表面沒有湖泊、河流或者海洋，火星宇航員必須有他們自己的水補給來源。
而馬特·達蒙選擇了從火箭燃料中分解出了氮和氫，之後他把氫氣與氧氣混合在一起燃燒生成了水。毋庸置疑，這肯定是可行的，但如果換做是我被困在火星上的話，恐怕只會想到讓水從土壤中出來吧。火星温差很大，夏天時從攝氏零下153度到22度，水在火星上僅以冰的形態存在，是被凍住的“生命源泉”。雖然在低緯度上土壤內僅有約5％的水份（從重量上來説），但在兩極附近的土壤水份卻高達60％。
廁所
這是一個有點奇怪的地方。處理廢棄物最簡單的方法是把它們用袋子裝起來，然後封口，之後每天燒掉即可這是沒錯。但利用温室系統或物理化學過程進行廢物再利用——將其轉化為燃料、水和氧氣，其實理論上説是更有效率的啊。難道他們真的會回去分門別類的封裝上，並貼上寫有宇航員名字的標籤來作為以後的科學研究材料嗎？我無法想象會有誰想要把這些東西帶回地球，或是直接在火星上研究它。你不是去火星上研究你自己的糞便去的，你是要在那裏了解火星的好嗎？
不過該片中大部分的情節還是非常的真實的，結合了虛構和真實兩種敍事元素，而這兩種元素都來自於NASA和其他機構已經完成的和未來在21世紀30年代的探索任務。NASA已經研發出多項在電影中展示的科學技術。
棲息地
在火星表面，瓦特尼在居住艙Hab內待了相當長的一段時間，這可以説是他遠離地球的家。未來登陸火星的宇航員也需要這樣一個家以避免以飛沙為伴度過火星上的歲月。目前，在NASA的約翰遜航天中心，機組人員就在人類探索研究模擬項目（HERA）中為長航時深空任務做訓練。
植物農場
在《火星救援》中，瓦特尼把居住艙變為一個自給的的農場，長出的土豆成為第一種火星主食。如今，在近地軌道，生菜是太空中供給最充足的農作物。在國際空間站中，Veggie 是一個有效的新鮮食物生產系統。使用紅、藍、綠光，Veggie 能夠使植物生長在一個類似於枕頭的東西里，這是一個擁有基質和肥料以及微孔表面的小袋子，宇航員可以從這裏收割食物。
污水再生
在國際空間站上，一滴汗、淚甚至是尿都不會浪費。環境控制和生命支持系統無處不在地對水進行再生和循環，包括尿液，洗手水，漱口水以及其他來源。通過水再生系統（WRS），水被回收，過濾，準備再次使用。一位宇航員曾舉例説過：“昨天的咖啡會變成明天的咖啡。”
氧氣製造
在國際空間站上，宇航員擁有氧氣製造系統。這個系統可以循環處理航天器中的空氣並高效穩定地提供可供呼吸的空氣。這個系統通過電解反應生產氧氣，把水分子分解成氧分子和氫原子。氧氣被釋放進空氣中，氫氣被排進太空或輸入Sabatier系統。這個系統利用空間站的大氣的剩餘副產品來生產水。
火星宇航服
火星的地表環境並不歡迎人類。大氣中也幾乎沒有任何可供呼吸的氧氣。宇航員在居住艙外採樣和維修時必須穿着宇航服。每天瓦特尼都需要身着宇航服在火星地表進行很長時間的艙外工作，而且更為棘手的是他必須要在火星表面長途跋涉，所以他的宇航服必須足夠靈活、舒適、可靠。NASA正在研發能夠在火星上使用的宇航服。工程師考慮了從火星漫步到巖石採樣的一切需求。
火星車
一旦人類在火星表面着陸，他們必須在那裏居住一年以上才能等到最小地火距離點並返回地球。這樣宇航員就會有大量的時間在周圍地區開展實驗和探索工作。但是宇航員必然不能夠被限制在步行距離範圍之內進行考察，為了走得更遠，他們必須擁有一部有力的、可靠的、靈活的火星車。在《火星救援》中，瓦特尼駕駛他的火星車進行過幾次急轉彎。甚至為了生存，他不得不對火星車經行了非傳統的改裝。在今天的地球上，NASA也正致力於讓“多任務空間探索車”（MMSEV）能夠面對多種環境。MMSEV已經被用於NASA的模擬任務，用來幫助解決某些機構已經想到的一些可能會發生的問題，甚至是用於尋找一些可能被隱藏的問題。
離子推進
戰神三號計劃的成員所搭乘的赫密斯號，就是利用離子推進器來完成的地火轉移運輸。核推進比衝高，可以節省大量的攜帶推進劑，是當前正在研發的載人深空探索項目的關鍵技術之一。這個技術允許像NASA的Dawn飛船用很少的燃料去執行一些瘋狂的任務。Dawn飛船已經完成了五年多的持續加速，總加速達到了驚人的25000英里/小時。這比其他飛船的推進系統都要厲害的多。它已經完成了人類對穀神星和灶神星的第一次觀測。
太陽能電池板
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編後語
如今，美國的太空計劃雖然已經被凍結。但美國宇航局談到過想要在2043年把人類送到火星上，不過這已經可以説是推遲了一代人了。和1961年成功把人類送上月球相比，我們現在已經距離把人成功送到火星上非常接近了。在2017年的春天，奧巴馬的繼任者應該會和1961年的肯尼迪一樣有勇氣和決心説，我們可能會在他（或她）的第二個任期結束前登上火星。這是一種政治意願，這是對於《火星救援》而言的真正意義所在。這彷彿就像是在説：“我們可以做到這一點。只要我們肯去思考，一定能夠成功戰勝這些困難。”
【創馬“火星救援”專場開啟招募】
在未來三個月內的某個時間點（我們希望在2015年農曆春節之前），雷鋒網硬創邦將在北上深三大城市選擇一個地點，讓所有學者、創客、科幻愛好者一起，動用力所能及的工具，包括開源開發板、3d打印機等，為六千萬公里外火星上人類的生存出謀劃策並開發出產品。
活動接受團隊、個人參賽，參賽團隊以“3-5人”為小組，需要在48小時內完成最終的產品開發。優勝團隊將獲得兩萬元獎金和其他獎品。火星救援，你會來嗎？
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“好奇號”登上火星兩週年，給地球回傳了什麼照片？
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：訾竣喆