《火星救援》：火星生存指南

陳文宇

《火星救援》（The Martian）改編自安迪·威爾（Andy Weir） 2012年出版的同名小說(shuō)，影片的背景設(shè)定為美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在2035年實(shí)施的載人登陸火星任務(wù)。由好萊塢“勞模姐”杰西卡·查斯坦（Jessica Chastain）飾演的Melissa Lewis擔(dān)任火星考察隊(duì)的隊(duì)長(zhǎng)，乘坐“赫爾墨斯號(hào)”飛船順利帶領(lǐng)航天員乘組登陸火星。在執(zhí)行第18天的任務(wù)時(shí)，他們?cè)庥雒土疑硥m暴的突襲，當(dāng)即決定提前結(jié)束任務(wù)，緊急撤離火星，返回地球。在撤離過(guò)程中，馬特·達(dá)蒙（Matt Damon）飾演的航天員Mark Watney被狂風(fēng)吹起的金屬天線戳破了宇航服，身體受傷，宇航服開(kāi)始漏氣，內(nèi)部失壓，Mark昏倒在地，與隊(duì)友們失去了聯(lián)系。隊(duì)友們經(jīng)過(guò)一番苦苦尋覓卻未發(fā)現(xiàn)Mark的任何蹤跡。他們根據(jù)系統(tǒng)提供的信息，認(rèn)為Mark活著的幾率微乎其微。沙塵暴越來(lái)越猛烈，如果再不撤離，可能會(huì)有更多宇航員犧牲，于是考察隊(duì)按照安全流程立刻撤離了火星。

Mark就這樣孤身一人被遺棄在火星上，全世界都認(rèn)為他已經(jīng)遇難。然而，他卻活了下來(lái)。面對(duì)被沙塵暴損毀的居住艙、嚴(yán)重不足的生存物資補(bǔ)給和荒無(wú)人煙的火星戈壁，孤立無(wú)援的Mark以積極樂(lè)觀的態(tài)度和理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神克服重重困難，在火星上生存下來(lái)，一直堅(jiān)持到隊(duì)友們將其成功救回地球。

相較于太空科幻片《地心引力》（Gravity）與《星際穿越》（Interstellar），《火星救援》少了一些情感化和戲劇性，卻多了一些理性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，所以電影劇組稱(chēng)這部影片為“獻(xiàn)給科學(xué)的一首情詩(shī)”。它歌頌的不是個(gè)人英雄主義的偉大，而是全人類(lèi)在面對(duì)宇宙的廣袤未知時(shí)團(tuán)結(jié)在一起，通過(guò)集合全球高智商人才和運(yùn)用高科技手段戰(zhàn)勝困難、挽救同胞生命的積極態(tài)度和人道主義精神，同時(shí)也在宣揚(yáng)一種全球聯(lián)手開(kāi)拓、研究宇宙的合作精神。

宇航員Mark獨(dú)自在火星求生的經(jīng)歷也為廣大觀眾普及了關(guān)于火星、生物學(xué)、植物學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)等方面的科學(xué)知識(shí)。觀眾在對(duì)火星戈壁的壯麗景象大飽眼福的同時(shí)，也上了一堂生動(dòng)的“如何在火星獨(dú)自生存”的課程。

評(píng)估：活下去的幾率有多少？

如果你不幸被獨(dú)自留在火星，第一步應(yīng)該做什么？面對(duì)火星惡劣的自然環(huán)境、受損的居住艙和受傷的身體， Mark首先鎮(zhèn)定地包扎好自己的傷口，然后對(duì)自己的處境進(jìn)行了冷靜的評(píng)估，錄下了任務(wù)視頻日志。

Mark： It is 06：53 on Sol （火星日） 19， and Im alive， obviously. But ... Im guessing thats going to come as a surprise to my crew mates and to NASA. And to the entire world， really. So ... surprise. I did not die on Sol 18. The best I can figure， this length of our primary communication antenna （天線） broke off and threw it through my bio-monitor and ripped a hole in me as well. But the antenna and the blood really managed to seal the breach in my suit which kept me alive， even though the crew must have thought I was dead. I have no way to contact NASA. And even if I could， its going to be four years until a manned mission can reach me. And Im in a Hab （居住艙） designed to last 31 days. If the oxygenator breaks， Im going to suffocate. If the water reclaimer breaks， Ill die of thirst. If the Hab breaches， Ill just kind of implode. And if by some miracle none of that happens， eventually Im going to run out of food. So， yeah， yeah.

Mark面臨的處境非常糟糕。首先，他無(wú)法聯(lián)系上NASA，向其發(fā)出求救信號(hào)，即使聯(lián)系上，他也得等到四年后有人再次登陸火星才可能獲救。其次，Mark所生活的居住艙的氧氣系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和食物是為在火星上執(zhí)行31天任務(wù)設(shè)計(jì)的，無(wú)法支撐Mark四年的所需。此外，只要居住艙的任何系統(tǒng)發(fā)生意外，Mark都可能遭遇不測(cè)。Mark在錄任務(wù)視頻日志末尾說(shuō)的“So， yeah， yeah”透露出他的無(wú)奈和絕望，等待他的或許只有死路一條。然而環(huán)顧居住艙內(nèi)隊(duì)友們留下的那些承載著生命記憶的照片與個(gè)人物品，他忽然又生出強(qiáng)烈的求生欲望。“Im not going to die here.”Mark強(qiáng)打起精神，開(kāi)始想方設(shè)法讓自己活下來(lái)。他冷靜機(jī)智地評(píng)估生存所需解決的各種問(wèn)題，同時(shí)又幽默地自嘲，給自己打氣。食物是他要解決的首要問(wèn)題。于是，Mark對(duì)居住艙的所有食物進(jìn)行了盤(pán)點(diǎn)，開(kāi)始了積極的自救歷程。

Mark： Alright， lets do the math. Our service mission here was supposed to last for 31 sols. For redundancy they sent 68 sols worth of food， thats for six people. So for just me， thats going to last 300 sols. Which I figure I could stretch to 400 if I ration （定量供應(yīng)，平均分配）. So ... I got to figure out a way， to grow three years worth of food here， on a planet where nothing grows.

居住艙里所有剩余的食物原本是供應(yīng)六人維持68天的，如果供Mark一人限量使用的話，可以勉強(qiáng)維持400個(gè)火星日，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到維持四年的水平，所以他必須想辦法生產(chǎn)出另外三年的食物。于是，Mark面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是，如何在火星的不毛之地上生產(chǎn)食物。

食物：火星土豆培育術(shù)

幸運(yùn)的是，Mark是一個(gè)植物學(xué)家，食物的短缺剛好給了他一個(gè)在火星上開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)的機(jī)會(huì)。他決定在居住艙種植土豆。由于火星土壤不適宜種植植物，他就想到用地球上帶來(lái)的土壤和火星的土壤混合，并在自己和隊(duì)員們已經(jīng)密封處理的大便中混合一些活性細(xì)菌，制作成肥料，加到土壤里。Mark還通過(guò)精密的計(jì)算得出結(jié)論：如果土豆要正常生長(zhǎng)，每立方土壤需要48升水。這遠(yuǎn)超于居住艙里的總水量，所以他必須想辦法為農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)水。

Mark： The problem is water. I have created 126 square meters of soil. And every cubic meter of soil requires 48 liters of water to be farmed with. So Ive got to make a lot more water. Good thing is that I know the recipe. You take hydrogen （氫氣）， you add oxygen， you burn them. Now， I have hundreds of liters of unused hydrazine （聯(lián)氨） at the MDV （即Mars Descent Vehicle，火星降落載具）. I run the hydrazine around an iridium （銥） catalyst. It will separate into N2 and H2. And if I just direct the hydrogen into a small area and burn it， likely remake history of humanity. [第一次試驗(yàn)發(fā)生爆炸] So， yeah， I blew myself up. Best guess. I forgot to account for the excess oxygen that Ive been exhaling when I did my calculations， because Im stupid. Yeah， Im going to get back to work here， just as soon as my ears stop ringing.

第54個(gè)火星日，當(dāng)?shù)厍虻耐谧返縈ark時(shí)，Mark在火星上種的土豆在經(jīng)歷了一次小型的爆炸事故后終于成功發(fā)芽了。土豆可以正常生長(zhǎng)與成熟，這意味著Mark解決了食物這個(gè)首要的生存問(wèn)題。而與此同時(shí)，NASA監(jiān)控總部的一個(gè)工作人員偶然發(fā)現(xiàn)了火星的阿西達(dá)利亞平原有物體在移動(dòng)，隨后證實(shí)了移動(dòng)點(diǎn)正是Mark所處的位置。工作人員觀測(cè)到了Mark每天在火星表面移動(dòng)太陽(yáng)能板和駕駛火星探測(cè)車(chē)的移動(dòng)軌跡。Mark還活著！NASA向全世界宣布了這一消息，而之后面臨的最大難題是如何聯(lián)系上Mark。

能源：開(kāi)火星車(chē)狂飆3200公里

不過(guò)，火星上的Mark并不知道NASA已經(jīng)知道他還活著。解決了食物問(wèn)題的他盤(pán)算的第二個(gè)問(wèn)題是，如何前往距居住艙3200公里的斯基亞帕雷利環(huán)形山。NASA下一個(gè)火星任務(wù)“阿瑞斯4號(hào)”的飛船將在那里著陸，Mark必須趕到那里才能獲救。為此，Mark開(kāi)始做長(zhǎng)期規(guī)劃，每天開(kāi)火星探測(cè)車(chē)做試驗(yàn)，收集各類(lèi)數(shù)據(jù)，以做好行程計(jì)劃，并計(jì)算所能攜帶的物資重量。試驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)最大的難題是如何在耗時(shí)50天的旅程中給火星探測(cè)車(chē)充電，在供暖的同時(shí)保證充足的電量載自己到達(dá)目的地。

Mark： Its time to start thinking long term. The next NASA mission is ARES 4 and its supposed to land at Schiaparelli crater （斯基亞帕雷利環(huán)形山）， 3200 kilometers away. 3200 kilometers. In four years， when the next ARES crew arrives， Ill have to be there， which means I have to get to the crater. Okay， so heres the rub （困難）. Ive got one working rover， designed to go a max distance of 35 kilometers before the battery has to be recharged at the Hab. Thats problem A. Problem B is this journey is going to take me roughly 50 days to complete. So Ive got to live for 50 days inside a rover with marginal life support， the size of a small van. So in the face of overwhelming odds， Im left with only one option. Im going to have to science the shit out of this. Okay. So a success. Ive doubled battery life by scavenging （尋找，翻尋） Rover 1. But， if I use the heater， I will burn through half of my battery every day. If I do not use my heater， I will be slowly killed by the laws of thermodynamics （熱力學(xué)）. Good news， I may have a solution to my heating problem. Bad news， it involves me digging up the radioisotope thermoelectric generator （放射性同位素?zé)犭娛桨l(fā)電機(jī)）.

最終，聰明的Mark將自己挖掘出來(lái)的放射性同位素?zé)犭姍C(jī)安裝到探測(cè)車(chē)?yán)铮瑸槠涮峁╇娔?。?qiáng)大的核動(dòng)力能源既解決了電量問(wèn)題，還能持續(xù)不斷地供暖。

通訊：16進(jìn)制交流法

在前往斯基亞帕雷利環(huán)形山等待下一個(gè)火星任務(wù)“阿瑞斯4號(hào)”登陸之前，Mark還需要想方設(shè)法與NASA取得聯(lián)系，否則一切都是徒勞。他駕駛著火星探測(cè)車(chē)在阿西達(dá)利亞平原上尋找人類(lèi)在1996年發(fā)射的“開(kāi)拓者號(hào)”探測(cè)器（Pathfinder），試圖通過(guò)探測(cè)器與地球取得聯(lián)系，發(fā)出求救信號(hào)。而在地球上，NASA火星計(jì)劃任務(wù)主管Vincent通過(guò)觀察Mark每天的行動(dòng)路線也明白了Mark的計(jì)劃，他火速前往以前負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)“開(kāi)拓者號(hào)”探測(cè)器的實(shí)驗(yàn)室，與研究人員一起努力與Mark建立聯(lián)系。在火星上獨(dú)自生存了109個(gè)日夜后，令人振奮的事情發(fā)生了，Mark通過(guò)“開(kāi)拓者號(hào)”探測(cè)器向地球傳送信號(hào)成功，與“開(kāi)拓者號(hào)”探測(cè)器實(shí)驗(yàn)室取得了聯(lián)系。

盡管如此，其他難題還是接踵而至。Mark與實(shí)驗(yàn)室人員的溝通只能通過(guò)探測(cè)器的遙感攝像頭和Mark在火星上安裝的文字牌來(lái)進(jìn)行，而且彼此接收信息還有30多分鐘的延遲，無(wú)法進(jìn)行更復(fù)雜的溝通。Mark必須找到更高效的溝通方法，才能與地球上的人員順暢溝通。

Mark： So， heres the rub. Somehow we have to have complex astrophysical engineering conversations， using nothing but a still frame camera from 1996. Luckily the camera does spin. It cant be our alphabet. Twenty-six characters plus a question card and a 360 gives us 13 degrees of arc. Thats way too narrow. Ill never know where the camera is pointing at. Hexadecimal （16進(jìn)制，計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的一種表示方法，可以用0～9和A～F表示所有數(shù)值）. Hexadecimal to the rescue. I figured one of you guys kept an ASCII table （美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，可與16進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換） lying around， I was right.

于是，通過(guò)16進(jìn)制和ASCII代碼表，Mark與救援小組得以進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)交流。最終，NASA指導(dǎo)Mark刷新火星探測(cè)車(chē)的操作系統(tǒng)，Mark與NASA可以通過(guò)郵件方式進(jìn)行溝通，由此徹底解決了通訊的問(wèn)題。

救援：與時(shí)間的較量

在Mark自救的同時(shí)，遠(yuǎn)在地球的NASA救援組已經(jīng)開(kāi)始研究救援Mark的方案，這個(gè)小組集中了美國(guó)航天局局長(zhǎng)Teddy Sanders、NASA火星任務(wù)總管Vincent Kapoor、“赫爾墨斯號(hào)”飛行指揮Mitch Henderson以及世界頂級(jí)的宇宙飛船制造專(zhuān)家、天體運(yùn)動(dòng)學(xué)家等，可謂集結(jié)了世界上最優(yōu)秀的人才。

救援組計(jì)劃在救援人員抵達(dá)火星前，先給Mark投遞救援物資，最終的計(jì)算結(jié)果顯示，Mark的食物能夠維持912個(gè)火星日，而地球發(fā)射的補(bǔ)給物資則在第868個(gè)火星日才能到達(dá)，這就意味著整個(gè)物資投遞過(guò)程容不得半點(diǎn)差錯(cuò)。

然而，天不遂人愿，在第134個(gè)火星日，Mark的火星土豆溫室大棚突遭意外系統(tǒng)故障，整個(gè)溫室大棚全部被毀。剩下的食物只能支撐Mark堅(jiān)持到第609個(gè)火星日，因此救援組不得不立刻更改時(shí)間計(jì)劃，提前發(fā)射供給物資。更加不幸的事情接踵而至，攜帶救援補(bǔ)給物資的飛船在發(fā)射升空不到30秒就爆炸解體了。解救Mark的計(jì)劃就這樣遭受重大挫折，從NASA救援組到Mark本人都陷入了絕望。一向積極樂(lè)觀的Mark發(fā)出了悲壯的“遺言”，但他并不后悔自己選擇了宇航事業(yè)。

Mark： Commander Lewis， I may need you to do something for me. If I die， I need you to check in with my parents. They will want to hear all about our time here on Mars. I know that sucks， and it will be hard talking to a couple about their dead son. Its a lot to ask， which is why Im asking you. Im not giving up. I just need to prepare for every outcome. Please tell them. Tell them I love what I do. And Im really good at it. And Im dying for something big and beautiful， and greater than me. Tell them I said I can live with that. And tell them： Thanks for being my mom and dad.

看到束手無(wú)策的NASA，中國(guó)航天局決定提供幫助。中國(guó)一直秘密研發(fā)的“太陽(yáng)神號(hào)”探測(cè)器能夠到達(dá)火星，可以為拯救Mark的計(jì)劃帶來(lái)新的轉(zhuǎn)機(jī)與希望。中國(guó)航天局為了拯救Mark的生命，也為了全世界航天事業(yè)的發(fā)展，尋求與NASA合作，分享“太陽(yáng)神號(hào)”的成果。

更讓人意想不到的是，一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的年輕天體動(dòng)力學(xué)家Rich Purnell帶著對(duì)航天事業(yè)的一腔癡迷與理科男的呆萌之氣，突然闖入了NASA救援組辦公室，提出了一個(gè)自己經(jīng)過(guò)精確計(jì)算的大膽設(shè)想。Rich在航天局長(zhǎng)Teddy及火星任務(wù)的各負(fù)責(zé)人面前講述了自己的援救計(jì)劃。

Rich： Lets pretend that this stapler （訂書(shū)機(jī)） is the Hermes. Teddy， youre Earth. And right now， the Hermes is heading towards you， starting its month long deceleration intercept （減速攔截）. But instead， what Im proposing is， it starts accelerating immediately， to preserve velocity （速度） and gain even more. We dont intercept with Earth at all， but we come close enough to get a gravity assist and adjust course. While were doing that， we resupply with the probe （探測(cè)器）.

Teddy： The Taiyang Shen.

Rich： Pick up whatever provisions （供應(yīng)） we need. And now were accelerating towards Mars. Youre Mars. Now， we are going too fast at this point to fall into orbit， but ... we can do a flyby （近天體飛行）.

Teddy： What good is a flyby if you cant get Watney off the surface？

Vincent： Watney would intercept using the MAV （火星飛行器）.

Rich： And then theyll just head home. Ive done the math. It checks out.

Rich Purnell通過(guò)精密的計(jì)算，提出了一個(gè)天才的構(gòu)想，計(jì)劃讓“赫爾墨斯號(hào)”折返火星救回Mark：先在接近地球時(shí)與“太陽(yáng)神號(hào)”對(duì)接獲得充足的救援補(bǔ)給，隨后在引力的助推下加速飛往火星，然后Mark通過(guò)搭乘小型火星飛行器與“赫爾墨斯號(hào)”對(duì)接，登陸“赫爾墨斯號(hào)”返回地球。這個(gè)計(jì)劃比原先直接讓“太陽(yáng)神號(hào)”飛往火星的計(jì)劃節(jié)省超過(guò)一半的時(shí)間，只需要561個(gè)火星日，完全在Mark可維系的生命期限內(nèi)。不過(guò)這個(gè)計(jì)劃也更加冒險(xiǎn)：要么能救回Mark，航天員乘組安全返回地球，要么全體航天員都會(huì)犧牲。Teddy決定不冒這個(gè)險(xiǎn)。

然而“赫爾墨斯號(hào)”的飛行指揮Mitch卻覺(jué)得應(yīng)該把決定權(quán)交給“赫爾墨斯號(hào)”的組員。“赫爾墨斯號(hào)”組員評(píng)估了各種安全風(fēng)險(xiǎn)：如果錯(cuò)過(guò)“太陽(yáng)神號(hào)”的物資補(bǔ)給會(huì)死，如果錯(cuò)過(guò)引力助推會(huì)死，必須做到每一步無(wú)懈可擊。最終每個(gè)人都毫不猶豫地接受了任務(wù)，哪怕會(huì)為此增加533天的任務(wù)，也要把被他們“遺棄”的組員Mark安全接回家。

Mark在火星上種植土豆

與此同時(shí)，Mark必須把所要乘坐的火星飛行器的重量至少減少到5000公斤。只有這樣才能逃離強(qiáng)大的火星引力，達(dá)到足夠的速度在火星近地軌道與“赫爾墨斯號(hào)”匯合。這意味著，Mark必須冒著生命危險(xiǎn)，在幾乎零防護(hù)的情況下穿過(guò)火星大氣層直奔宇宙與“赫爾墨斯號(hào)”匯合。這需要的不僅是勇氣，還有運(yùn)氣。

盡管如此，Mark也愿意為之一搏，并最終成功進(jìn)入太空。然而，Mark的飛船距離“赫爾墨斯號(hào)”的攔截距離還太遠(yuǎn)，攔截速度又太快，很難有效地實(shí)現(xiàn)匯合。“赫爾墨斯號(hào)”全體組員迅速著手解決攔截的難題，留給他們的只有短短39分鐘，Mark命懸一線。

Lewis： Were working on getting to you. There was a complication during the launch.

Mark： Copy that. Well， how bad is it？

Lewis： Well， we corrected the intercept range， but we got a problem with intercept velocity.

Mark： How big a problem？

Lewis： Forty-two meters per second.

Mark： Well， shit. Commander， I have an idea. Well， if I can find something sharp in here and poke a hole in the glove of my EVA suit. I could use the escaping air as a thruster and fly towards you.

Mark提出在宇航服上劃一道口形成助推力，提高向“赫爾墨斯號(hào)”推進(jìn)的速度，但Lewis隊(duì)長(zhǎng)認(rèn)為太冒險(xiǎn)，因?yàn)镸ark無(wú)法有效地控制方向。隨即，Lewis隊(duì)長(zhǎng)做出了一個(gè)大膽的決定：炸掉一個(gè)內(nèi)艙門(mén)，形成強(qiáng)大的助推力，提高“赫爾墨斯號(hào)”向Mark行駛的速度，從而縮短兩者間的距離。Lewis隊(duì)長(zhǎng)更是冒險(xiǎn)親自出艙去接應(yīng)Mark。

最終，沒(méi)能在火星沙塵暴中解救出Mark的Lewis隊(duì)長(zhǎng)在茫茫的宇宙中通過(guò)一系列危險(xiǎn)的操作，成功地與Mark匯合，兩人深情地?fù)肀г谝黄稹ark不敢相信自己真的得救了，覺(jué)得就像一場(chǎng)夢(mèng)一樣不現(xiàn)實(shí)，直到Lewis的笑臉再次出現(xiàn)在他的眼前。在火星上孤獨(dú)無(wú)助地生存538天，絕望之中不得不堅(jiān)強(qiáng)地求生存，一次次與死亡擦肩而過(guò)……艱難的生存經(jīng)歷歷歷在目，與獲救后的激動(dòng)心情交織在一起，Mark內(nèi)心深處難以言說(shuō)的感動(dòng)和感激瞬間化作淚水涌了出來(lái)。他終于可以回家了。

《火星救援》的故事體現(xiàn)了智慧、信任與團(tuán)結(jié)的力量，更體現(xiàn)了對(duì)個(gè)體生命的珍視。在人類(lèi)未來(lái)征服茫茫宇宙的征程中，一定還有無(wú)數(shù)的危機(jī)和困難，但只要有信念，再渺小的生命都能征服浩淼的星空，戰(zhàn)勝叵測(cè)的命運(yùn)。