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距離雖近卻如此遙遠——火星採樣的崎嶇路
從1997年第一代的「旅居者號」，到2004年第二代的「精神號」和「機會號」，到2012年第三代的「好奇號」，再到2021年的「毅力號」，NASA即將碰觸探索火星的聖杯：「火星採樣返回」。但現在看起來可能會功虧一簣，令人慨嘆！
文／孫維新

1997年7月4日中午，我出差回來剛下飛機，就接到了TVBS電視台的電話，邀我當天晚上到電視台上一個「午夜特別節目」。乍聽之下，我腦中浮出了一個圓圈，中間有個「18」再加上個斜槓，後來經過工作人員解釋，才發覺是我自己想太多，當天午夜1點17分（也就是美國東部時間7月4日中午1點17分），美國航太總署（NASA）的「拓荒者號」（Pathfinder）太空船將登陸火星，TVBS覺得這個任務是一個難得的科學傳播機會，就安排了實況轉播，邀我去做科學講解，和節目主播共同主持這個科學盛典。

相比於以前的火星任務，「拓荒者號」有兩個新穎創意，第一是它登陸的方式，以前的做法，是在太空船進入火星大氣時，先張開降落傘初步減速，接近地面時降落傘脫離，同時點燃「逆向火箭」往下噴氣減速，最終緩緩落在火星地表，完成「軟著陸」。但這一次「拓荒者號」降落的方式十分奇葩，竟然使用「氣囊」來「硬著陸」！可能是美國人做汽車安全氣囊做出心得來了，就把24個氣囊繞著太空船綁了個扎實，進入火星大氣時還是先用降落傘減速，但在離地面約300米時，這24個氣囊瞬間充氣，直接對著地面砸下去，彈跳幾次停下來之後，氣囊消氣，露出三角錐形狀的地面站，接著三面邊板緩緩放下，就出現了這個任務的第二個特色：「旅居者號」（Sojourner）探測車！

「旅居者號」是人類第一個設計在地外天體上進行移動研究的探測車，它有六個獨立懸吊的輪子，可以跨越崎嶇不平的地形。但這部車子實在很小，僅30公分高，重量只有10公斤多一點，使用8瓦的電力，但它能經由地面站接收來自地球的指令，在火星表面跨越障礙進行研究！想想我們吹頭髮所使用的吹風機，動輒1500～1800瓦，這部小車子簡直就是節能減碳的冠軍！

這部小車子也曾出現在2015年的電影「火星救援」（Martian）中，故事設定的時間是2035年，麥特戴蒙（Matt Damon）所飾演的太空人馬克，在探索任務中出了意外被單獨留在火星上，為了自救，他駕駛火星車長途跋涉，找到了1997年登陸火星的「拓荒者號」，重新啟動這架老舊的地面站，終於和地球建立了聯繫。有趣的是，他返回自己的基地時，順便也把「旅居者號」這部小車子帶了回來，修好了當寵物養。片中當馬克在基地裡和地球聯繫時，小車子就繞著他的腳邊轉來轉去，雖然只有幾秒鐘的畫面，但知道這部小車子來龍去脈的觀眾，就能欣賞導演暗藏的幽默！

「拓荒者號」地面站的設計壽命為30天，小車子「旅居者號」是7天，但任務在1997年9月27日因為斷訊而結束時，地面站和小車子已經運行了85天！地面站的壽命是原先設計的3倍，而小車子更達到了12倍，這是一個極為成功的任務。在任務結束的記者會上，負責小車子的科學家說：「我相信我的小車子沒有死，它仍然會在每個火星的清晨醒來，環繞著地面站運行，等著地球上的人們告訴它今天要做什麼……。」聽了好像是主人去世，寵物在旁邊徘徊不去的畫面，令人感動！

NASA公佈失聯的原因，是因為電池無法長期承受火星夜晚的低溫，在三個月的充放電後失效，連帶著地面站上的電子儀器和小車子也無法維持運作溫度，所以就斷訊了。但民間的版本不同，說是小車子被火星人開走了！

NASA自此信心滿滿，就在2004年初將兩輛一模一樣的探測車「精神號」（Spirit）和「機會號」（Opportunity）分別降落在火星的不同地點，這第二代的兩輛車子各自重量是180公斤，可就比「旅居者號」大得多了，而且它們不需要地面站做為中繼來傳送地球訊號，自己就具備地面站一切功能，所以可以跑很遠。

2012年8月6日，NASA第三代的探測車「好奇號」（Curiosity）降落火星地表，這輛車比前面兩輛又大了不少，每輛車重900公斤，使用核動力，到現在已經運行了13.5年，仍然生龍活虎。2021年2月18日，第四代探測車「毅力號」（Perseverance）登陸火星，這輛車重1000公斤，和「好奇號」幾乎一般無二，但多了兩個嶄新特色：一個是它能鑽取岩心存入試管等待後續任務帶回地球，另一個特色則是它帶了一架小直升機「機智號」（Ingenuity），可以在比地球大氣稀薄100倍的火星大氣中飛行！

這架小直升機在2021年4月19日首飛成功，原先預計能飛上5次就算成功，最終這架小直升機共飛了72次！創造了人類在地外天體上成功多次飛行的紀錄。大家看到了這個成果，都嘖嘖稱奇，但也不免會問：「在火星上飛無人機有什麼用？難道要給火星人送外賣？」

建立這個技術的目的，是為了要「撿試管」！這一期《科學人》中有一篇文章談的就是「火星採樣取回任務」（Mars Sample Return mission），NASA原先預計下一艘登陸器降落火星，會停在毅力號附近，然後派出小直升機去撿回「毅力號」留在地面上的岩心試管，回來放入登陸器中，登陸器再發射火箭，把這些試管送入火星軌道，對接在軌運行的太空船，轉交樣本試管，這艘太空船再飛回地球。這個規劃聽來十分美好，但本期這篇文章的標題卻是〈火星樣本，可能永遠回不了地球〉！因為下一艘要去取回樣本送返地球的太空船，經費已經被美國政府刪掉了。

認真回看，NASA前面幾個任務的技術累積都是為了最終取回火星上的樣本，這才是我們真正了解這顆紅色行星的關鍵。但行百里者半九十，要取回這些樣本試管現在看來遙遙無期。NASA現在最擔心的，是往後中國登陸火星，會給美國打個電話：「需要我們幫忙把這些試管帶回來嗎？」