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地球很危險(上):美國纏鬥中國的「火星競賽」

2021/06/15 徐子軒

經過漫長的航行與等待,今年5月中國的祝融探查車終於順利降落在火星的烏托邦平原,成...
經過漫長的航行與等待,今年5月中國的祝融探查車終於順利降落在火星的烏托邦平原,成為第六個到達火星軌道(依次為美國、前蘇聯、歐洲、印度、阿拉伯聯合大公國)與第二個安全登陸火星(美國)的國家。圖為被困火星的麥特戴蒙。 圖/《絕地救援》劇照

經過漫長的航行與等待,今年5月中國的祝融探查車終於順利降落在火星的烏托邦平原,成為第六個到達火星軌道(依次為美國、前蘇聯、歐洲、印度、阿拉伯聯合大公國)與第二個安全登陸火星(美國)的國家。接下來的三個月裡,祝融探查車將蒐集與分析當地氣候、磁場、地質等資料,並探索永久凍土與地下冰層的可能性

對照起2020年公開的火星探索任務,可看出大國的此起彼落。美國NASA的毅力號(Perseverance)火星探查車在今年2月登陸火星,目前仍在執行任務。但歐洲太空總署(ESA)和俄羅斯航天國家集團公司(Roscosmos)合作的第二次ExoMars,因為系統測試問題以及新冠疫情肆虐,延遲到2022年

另一個成功的大國,就是中國的天問一號。本次登陸的成功絕非偶然,而是長期研究與測試的結果。早在2011年,中國的螢火一號探測器搭載於俄國的Fobos-Grunt太空船,企圖進入火星軌道進行觀測任務,但由於失去聯繫,太空船與探測器被迫墜毀,中國也開始獨立探索火星的計畫

跟著,中國以月球為目標,像是2013年嫦娥三號成功著陸月球、2020年嫦娥五號回收月球岩石與塵土樣本,這些都奠定天問一號的基礎。在螢火一號10年後,中國累積了豐富的經驗與技術,開始探索火星,展現出直追美國的太空雄心。究竟在天問一號的成功里程碑之後,中國是否可能超越美國、成為太空競賽的第一強國?而在近期一系列太空科技角力中,「中俄」對抗「歐美」的新競合關係,又將左右哪些航太計畫?

圖為今年5月20日,從天問一號探測器平安登陸火星的「祝融號」火星車所拍攝傳回地球...
圖為今年5月20日,從天問一號探測器平安登陸火星的「祝融號」火星車所拍攝傳回地球的首批照片。 圖/歐新社

5月15日,在北京一家購物中心的大型電視牆上,中國官媒播放了成功登陸火星的新聞報...
5月15日,在北京一家購物中心的大型電視牆上,中國官媒播放了成功登陸火星的新聞報導。電視牆內的影像畫面為控制中心提供的示意圖,非現場狀況。 圖/美聯社

▌中美爭鋒的火星任務

目前在火星上進行探索的,除了中國的祝融號,就是三個月前到達耶澤羅隕石坑(Jezero crater)的毅力號,雙方距離大約2千5百公里。比較起規格,毅力號重達1噸,由核能驅動,預計作業至少一年以上;祝融號較小,只有240公斤,由太陽能供電,預計作業三個月。

為了探索火星,火星探查車要有全景和立體成像的高級相機、環境動力學的分析傳感器、分析岩石元素的超級相機等,這方面毅力號的配備等級勝過祝融號。毅力號更攜帶創新號(Ingenuity)直升機,是人類第一次在火星上啟動的空拍機。創新號主要由AI操作,同樣靠太陽能運作,迄今已有六次飛行,負責蒐集地面圖像再傳回地球。

由於雙方目的不盡相同,所以配備也有不同。毅力號不只是要探索火星的地質與氣候等方面,還要準備收集岩石樣本,將來送回地球。若成真等於是人類史上首次從火星升空,進入火星軌道,再接上回歸地球的太空船,目前NASA還在計畫階段,可能會跟歐洲太空總署(ESA)合作,預計2030年以後才有可能達到。

毅力號不只是要探索火星的地質與氣候等方面,還要準備收集岩石樣本,將來送回地球。圖...
毅力號不只是要探索火星的地質與氣候等方面,還要準備收集岩石樣本,將來送回地球。圖為耶澤羅隕石坑地形圖。毅力號之所以要降落在此,原因是過去曾在周圍發現峽谷及黏土礦物,因此推論在隕石坑附近一度有水存在。所以,毅力號此次任務也包括取得此處岩石,待未來送回地球進一步分析,尋找火星是否曾有生命跡象的證據。 圖/維基共享

對火星岩石與塵土進行詳細的研究,是為了尋找生命跡象以及氣候變化的線索,了解火星如...
對火星岩石與塵土進行詳細的研究,是為了尋找生命跡象以及氣候變化的線索,了解火星如何從一顆溫暖潮濕的星球,變成今日的寒冷荒漠,能給予人類啟示。圖為麥特戴蒙在電影中嘗試在火星上種馬鈴薯。 圖/《絕地救援》劇照

祝融號雖然沒有蒐集岩石的機能,但中國也有相似計畫,天問一號只是開幕表演,北京希望在2030年將火星物質樣本運回地球,美中雙方較勁意味濃厚。對火星岩石與塵土進行詳細的研究,是為了尋找生命跡象以及氣候變化的線索,了解火星如何從一顆溫暖潮濕的星球,變成今日的寒冷荒漠,能給予人類啟示。

為了更進一步了解火星,毅力號又啟動兩項首創性實驗。一是配備有紫外線拉曼光譜儀的SHERLOC,掃描環境中的有機物和化學物,分析是否曾有生物居住,同時也攜帶太空服材料,檢驗是否可抵禦火星的惡劣環境

另一實驗為配備名叫MOXIE的儀器,主要功能在於製氧。它可吸入火星的二氧化碳,然後排出氧氣,現在的製氧率為每小時5.4克以上,可供太空人10分鐘呼吸。除了呼吸用氧氣,MOXIE也能製造液態氧,做為未來在火星探索的機器推進燃料。

此外,探索水資源或許是火星計畫的重中之重。火星兩極已發現有水冰,意味著可利用讓生物呼吸、也可提供燃料,更是將來建立殖民地的關鍵。在這方面,祝融號配備一種雙頻探地雷達系統,可穿透地面深達100公尺,觀測地下結構,毅力號也有類似雷達,但只能穿透地面約10公尺。

今年3月4日,毅力號首次行駛在火星表面時,在隕石坑的土壤中留下了車輪痕跡。 ...
今年3月4日,毅力號首次行駛在火星表面時,在隕石坑的土壤中留下了車輪痕跡。 圖/路透社

▌《沃爾夫修正案》的斷決:太空議題可能美中合作嗎?

由於火星任務曠日廢時,且所費不貲,能夠成功著陸更是鳳毛麟角。祝融號有強大雷達功能,國際科學界都希望能共享在火星上獲得的數據與樣本,包括部分NASA科學家在內的美國科學界、拜登的一些顧問,也不斷鼓吹美中恢復合作的重要,強調如果美國將中國拒之門外,就會失去全球領袖的地位。

之所以得出這類結論,是因為支持合作的人士認為,隔離中國會導致無法得知其資訊,對美國國家安全反而有害。再者,若拒絕與中國合作,可能會拖累美國的科學發展,也會損及美國的多邊主義形象,當世界區分兩邊陣營,必然會有國家加入中國一方,美國將失去潛在的夥伴。

同時,和中國交往越深,越能建立起所謂的制衡機制,也就是讓中國遵守國際規範或是與美國的協定。當美中雙方在太空領域合作,自然就能減輕競爭所帶來的緊張,如此一來,中國就會如其白皮書內強調的和平利用太空資源與發展。因此,美國必須評估甚至放棄過時的《沃爾夫修正案》(Wolf Amendment),與中國重新合作。

所謂《沃爾夫修正案》是在歐巴馬政府時期訂下的法案,國會立法限制了NASA等科學機構與中國官員互動,通常需要獲得FBI的特別許可並向國會報備,這是因為擔心美中聯合研究,可能讓中國得以趁機盜取智財權和敏感軍事技術。之後歷屆國會傳承了精神,並加上禁止與有侵犯人權紀錄的中國官員往來,使雙方互動更加困難。

所謂《沃爾夫修正案》是在歐巴馬政府時期訂下的法案,國會立法限制了NASA等科學機...
所謂《沃爾夫修正案》是在歐巴馬政府時期訂下的法案,國會立法限制了NASA等科學機構與中國官員互動,通常需要獲得FBI的特別許可並向國會報備,這是因為擔心美中聯合研究,可能讓中國得以趁機盜取智財權和敏感軍事技術。圖僅為示意圖。 圖/《絕地救援》劇照

盡管批評沃爾夫修正案的聲音不小,但國會的態度仍然堅決,而上任不久的拜登政府,其太空政策似乎和前任也沒有太大變化。

正在等候NASA副署長提名通過、也是美國第二位女性太空人的梅爾羅伊(Pamela Melroy),面對參議員詢問時表示,她雖不反對與中國對話,但中國在追趕美國的太空優勢,因此仍支持沃爾夫修正案

更有甚者,現任NASA署長尼爾森(Bill Nelson)在面對中國的火星任務成功後,做了有趣的反應。尼爾森一方面恭喜中國取得成就,表示美國和世界都在期待祝融號的探測成果,另一方面則特別以此警告國會,美國正面臨來自中國的嚴峻挑戰,若不提供足夠經費,升級基礎設施和其他關鍵計劃,可能將落後中國。

再加上川普時期的遺產,如太空部隊、阿提米絲(Artemis)計畫等,並未人亡政息,拜登政府仍繼續發展。曾任NASA代理參謀長、現為高級顧問的拉爾(Bhavya Lal)表示,她並不期望中國會與美國就阿提米絲計畫合作,反倒是應該持續與俄國的關係,顯示出美國的策略還是以中國為主要對手,且趨向於零和競爭。

在電影結局,麥特戴蒙也巧合地被中國航天局所救。 圖/《絕地救援》劇照
在電影結局,麥特戴蒙也巧合地被中國航天局所救。 圖/《絕地救援》劇照

5月15日,北京航天控制中心的成員在天問一號探測器成功登陸火星後慶祝。 圖/美聯...
5月15日,北京航天控制中心的成員在天問一號探測器成功登陸火星後慶祝。 圖/美聯社

因為華府很清楚的知道,太空競賽本質上是關於哪種政治體制對世界更具吸引力。當年蘇聯首先發射人造衛星,世界都會以它為師,在極大恐懼下,艾森豪總統創建NASA,帶領美國追趕超車。現在中國的技術能力不容小覷,且在全球經濟中擁有龐大影響力,這種地位非蘇聯所及,也就更難援引前例和中國在太空合作。

最後要知道,就2020-21年的火星任務觀之,雖然中國本次展示的技術遠不如美國,但對美中來說,這只是長遠計畫的一部分:

在未來十年裡,除了將繼續探索火星、甚至金星,最主要的戰場還是在月球,雙方將盡全力比拚,看誰能先將人送上月球、誰能先在月球建立持久的人類基地,都是吸引世人的焦點。

▌下篇接續:地球很危險(下)中俄v.s.美歐...誰能搶先「重返月球」?

「在未來十年裡,除了將繼續探索火星、甚至金星,最主要的戰場還是在月球,雙方將盡全...
「在未來十年裡,除了將繼續探索火星、甚至金星,最主要的戰場還是在月球,雙方將盡全力比拚,看誰能先將人送上月球、誰能先在月球建立持久的人類基地,都是吸引世人的焦點。」 圖/《絕地救援》劇照


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