《火星救援》：火星生存指南

陈文宇

《火星救援》（The Martian）改编自安迪·威尔（Andy Weir） 2012年出版的同名小说，影片的背景设定为美国国家航空航天局（NASA）在2035年实施的载人登陆火星任务。由好莱坞“劳模姐”杰西卡·查斯坦（Jessica Chastain）饰演的Melissa Lewis担任火星考察队的队长，乘坐“赫尔墨斯号”飞船顺利带领航天员乘组登陆火星。在执行第18天的任务时，他们遭遇猛烈沙尘暴的突袭，当即决定提前结束任务，紧急撤离火星，返回地球。在撤离过程中，马特·达蒙（Matt Damon）饰演的航天员Mark Watney被狂风吹起的金属天线戳破了宇航服，身体受伤，宇航服开始漏气，内部失压，Mark昏倒在地，与队友们失去了联系。队友们经过一番苦苦寻觅却未发现Mark的任何踪迹。他们根据系统提供的信息，认为Mark活着的几率微乎其微。沙尘暴越来越猛烈，如果再不撤离，可能会有更多宇航员牺牲，于是考察队按照安全流程立刻撤离了火星。

Mark就这样孤身一人被遗弃在火星上，全世界都认为他已经遇难。然而，他却活了下来。面对被沙尘暴损毁的居住舱、严重不足的生存物资补给和荒无人烟的火星戈壁，孤立无援的Mark以积极乐观的态度和理性严谨的科学精神克服重重困难，在火星上生存下来，一直坚持到队友们将其成功救回地球。

相较于太空科幻片《地心引力》（Gravity）与《星际穿越》（Interstellar），《火星救援》少了一些情感化和戏剧性，却多了一些理性、严谨的科学态度，所以电影剧组称这部影片为“献给科学的一首情诗”。它歌颂的不是个人英雄主义的伟大，而是全人类在面对宇宙的广袤未知时团结在一起，通过集合全球高智商人才和运用高科技手段战胜困难、挽救同胞生命的积极态度和人道主义精神，同时也在宣扬一种全球联手开拓、研究宇宙的合作精神。

宇航员Mark独自在火星求生的经历也为广大观众普及了关于火星、生物学、植物学、化学、天文学等方面的科学知识。观众在对火星戈壁的壮丽景象大饱眼福的同时，也上了一堂生动的“如何在火星独自生存”的课程。

评估：活下去的几率有多少？

如果你不幸被独自留在火星，第一步应该做什么？面对火星恶劣的自然环境、受损的居住舱和受伤的身体， Mark首先镇定地包扎好自己的伤口，然后对自己的处境进行了冷静的评估，录下了任务视频日志。

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 （天线） 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 （居住舱） 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面临的处境非常糟糕。首先，他无法联系上NASA，向其发出求救信号，即使联系上，他也得等到四年后有人再次登陆火星才可能获救。其次，Mark所生活的居住舱的氧气系统、水循环系统和食物是为在火星上执行31天任务设计的，无法支撑Mark四年的所需。此外，只要居住舱的任何系统发生意外，Mark都可能遭遇不测。Mark在录任务视频日志末尾说的“So， yeah， yeah”透露出他的无奈和绝望，等待他的或许只有死路一条。然而环顾居住舱内队友们留下的那些承载着生命记忆的照片与个人物品，他忽然又生出强烈的求生欲望。“Im not going to die here.”Mark强打起精神，开始想方设法让自己活下来。他冷静机智地评估生存所需解决的各种问题，同时又幽默地自嘲，给自己打气。食物是他要解决的首要问题。于是，Mark对居住舱的所有食物进行了盘点，开始了积极的自救历程。

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 （定量供应，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.

居住舱里所有剩余的食物原本是供应六人维持68天的，如果供Mark一人限量使用的话，可以勉强维持400个火星日，但远远没达到维持四年的水平，所以他必须想办法生产出另外三年的食物。于是，Mark面临的第一个挑战是，如何在火星的不毛之地上生产食物。

食物：火星土豆培育术

幸运的是，Mark是一个植物学家，食物的短缺刚好给了他一个在火星上开设实验农场的机会。他决定在居住舱种植土豆。由于火星土壤不适宜种植植物，他就想到用地球上带来的土壤和火星的土壤混合，并在自己和队员们已经密封处理的大便中混合一些活性细菌，制作成肥料，加到土壤里。Mark还通过精密的计算得出结论：如果土豆要正常生长，每立方土壤需要48升水。这远超于居住舱里的总水量，所以他必须想办法为农场生产水。

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 （氢气）， you add oxygen， you burn them. Now， I have hundreds of liters of unused hydrazine （联氨） at the MDV （即Mars Descent Vehicle，火星降落载具）. I run the hydrazine around an iridium （铱） 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. [第一次试验发生爆炸] 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个火星日，当地球的同胞在追悼Mark时，Mark在火星上种的土豆在经历了一次小型的爆炸事故后终于成功发芽了。土豆可以正常生长与成熟，这意味着Mark解决了食物这个首要的生存问题。而与此同时，NASA监控总部的一个工作人员偶然发现了火星的阿西达利亚平原有物体在移动，随后证实了移动点正是Mark所处的位置。工作人员观测到了Mark每天在火星表面移动太阳能板和驾驶火星探测车的移动轨迹。Mark还活着！NASA向全世界宣布了这一消息，而之后面临的最大难题是如何联系上Mark。

能源：开火星车狂飙3200公里

不过，火星上的Mark并不知道NASA已经知道他还活着。解决了食物问题的他盘算的第二个问题是，如何前往距居住舱3200公里的斯基亚帕雷利环形山。NASA下一个火星任务“阿瑞斯4号”的飞船将在那里着陆，Mark必须赶到那里才能获救。为此，Mark开始做长期规划，每天开火星探测车做试验，收集各类数据，以做好行程计划，并计算所能携带的物资重量。试验中他发现最大的难题是如何在耗时50天的旅程中给火星探测车充电，在供暖的同时保证充足的电量载自己到达目的地。

Mark： Its time to start thinking long term. The next NASA mission is ARES 4 and its supposed to land at Schiaparelli crater （斯基亚帕雷利环形山）， 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 （困难）. 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 （寻找，翻寻） 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 （热力学）. Good news， I may have a solution to my heating problem. Bad news， it involves me digging up the radioisotope thermoelectric generator （放射性同位素热电式发电机）.

最终，聪明的Mark将自己挖掘出来的放射性同位素热电机安装到探测车里，为其提供电能。强大的核动力能源既解决了电量问题，还能持续不断地供暖。

通讯：16进制交流法

在前往斯基亚帕雷利环形山等待下一个火星任务“阿瑞斯4号”登陆之前，Mark还需要想方设法与NASA取得联系，否则一切都是徒劳。他驾驶着火星探测车在阿西达利亚平原上寻找人类在1996年发射的“开拓者号”探测器（Pathfinder），试图通过探测器与地球取得联系，发出求救信号。而在地球上，NASA火星计划任务主管Vincent通过观察Mark每天的行动路线也明白了Mark的计划，他火速前往以前负责开发“开拓者号”探测器的实验室，与研究人员一起努力与Mark建立联系。在火星上独自生存了109个日夜后，令人振奋的事情发生了，Mark通过“开拓者号”探测器向地球传送信号成功，与“开拓者号”探测器实验室取得了联系。

尽管如此，其他难题还是接踵而至。Mark与实验室人员的沟通只能通过探测器的遥感摄像头和Mark在火星上安装的文字牌来进行，而且彼此接收信息还有30多分钟的延迟，无法进行更复杂的沟通。Mark必须找到更高效的沟通方法，才能与地球上的人员顺畅沟通。

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进制，计算机中数据的一种表示方法，可以用0～9和A～F表示所有数值）. Hexadecimal to the rescue. I figured one of you guys kept an ASCII table （美国信息交换标准代码，可与16进制相互转换） lying around， I was right.

于是，通过16进制和ASCII代码表，Mark与救援小组得以进行复杂的技术交流。最终，NASA指导Mark刷新火星探测车的操作系统，Mark与NASA可以通过邮件方式进行沟通，由此彻底解决了通讯的问题。

救援：与时间的较量

在Mark自救的同时，远在地球的NASA救援组已经开始研究救援Mark的方案，这个小组集中了美国航天局局长Teddy Sanders、NASA火星任务总管Vincent Kapoor、“赫尔墨斯号”飞行指挥Mitch Henderson以及世界顶级的宇宙飞船制造专家、天体运动学家等，可谓集结了世界上最优秀的人才。

救援组计划在救援人员抵达火星前，先给Mark投递救援物资，最终的计算结果显示，Mark的食物能够维持912个火星日，而地球发射的补给物资则在第868个火星日才能到达，这就意味着整个物资投递过程容不得半点差错。

然而，天不遂人愿，在第134个火星日，Mark的火星土豆温室大棚突遭意外系统故障，整个温室大棚全部被毁。剩下的食物只能支撑Mark坚持到第609个火星日，因此救援组不得不立刻更改时间计划，提前发射供给物资。更加不幸的事情接踵而至，携带救援补给物资的飞船在发射升空不到30秒就爆炸解体了。解救Mark的计划就这样遭受重大挫折，从NASA救援组到Mark本人都陷入了绝望。一向积极乐观的Mark发出了悲壮的“遗言”，但他并不后悔自己选择了宇航事业。

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.

看到束手无策的NASA，中国航天局决定提供帮助。中国一直秘密研发的“太阳神号”探测器能够到达火星，可以为拯救Mark的计划带来新的转机与希望。中国航天局为了拯救Mark的生命，也为了全世界航天事业的发展，寻求与NASA合作，分享“太阳神号”的成果。

更让人意想不到的是，一个名不见经传的年轻天体动力学家Rich Purnell带着对航天事业的一腔痴迷与理科男的呆萌之气，突然闯入了NASA救援组办公室，提出了一个自己经过精确计算的大胆设想。Rich在航天局长Teddy及火星任务的各负责人面前讲述了自己的援救计划。

Rich： Lets pretend that this stapler （订书机） is the Hermes. Teddy， youre Earth. And right now， the Hermes is heading towards you， starting its month long deceleration intercept （减速拦截）. 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 （探测器）.

Teddy： The Taiyang Shen.

Rich： Pick up whatever provisions （供应） 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 （近天体飞行）.

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

Vincent： Watney would intercept using the MAV （火星飞行器）.

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

Rich Purnell通过精密的计算，提出了一个天才的构想，计划让“赫尔墨斯号”折返火星救回Mark：先在接近地球时与“太阳神号”对接获得充足的救援补给，随后在引力的助推下加速飞往火星，然后Mark通过搭乘小型火星飞行器与“赫尔墨斯号”对接，登陆“赫尔墨斯号”返回地球。这个计划比原先直接让“太阳神号”飞往火星的计划节省超过一半的时间，只需要561个火星日，完全在Mark可维系的生命期限内。不过这个计划也更加冒险：要么能救回Mark，航天员乘组安全返回地球，要么全体航天员都会牺牲。Teddy决定不冒这个险。

然而“赫尔墨斯号”的飞行指挥Mitch却觉得应该把决定权交给“赫尔墨斯号”的组员。“赫尔墨斯号”组员评估了各种安全风险：如果错过“太阳神号”的物资补给会死，如果错过引力助推会死，必须做到每一步无懈可击。最终每个人都毫不犹豫地接受了任务，哪怕会为此增加533天的任务，也要把被他们“遗弃”的组员Mark安全接回家。

Mark在火星上种植土豆

与此同时，Mark必须把所要乘坐的火星飞行器的重量至少减少到5000公斤。只有这样才能逃离强大的火星引力，达到足够的速度在火星近地轨道与“赫尔墨斯号”汇合。这意味着，Mark必须冒着生命危险，在几乎零防护的情况下穿过火星大气层直奔宇宙与“赫尔墨斯号”汇合。这需要的不仅是勇气，还有运气。

尽管如此，Mark也愿意为之一搏，并最终成功进入太空。然而，Mark的飞船距离“赫尔墨斯号”的拦截距离还太远，拦截速度又太快，很难有效地实现汇合。“赫尔墨斯号”全体组员迅速着手解决拦截的难题，留给他们的只有短短39分钟，Mark命悬一线。

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提出在宇航服上划一道口形成助推力，提高向“赫尔墨斯号”推进的速度，但Lewis队长认为太冒险，因为Mark无法有效地控制方向。随即，Lewis队长做出了一个大胆的决定：炸掉一个内舱门，形成强大的助推力，提高“赫尔墨斯号”向Mark行驶的速度，从而缩短两者间的距离。Lewis队长更是冒险亲自出舱去接应Mark。

最终，没能在火星沙尘暴中解救出Mark的Lewis队长在茫茫的宇宙中通过一系列危险的操作，成功地与Mark汇合，两人深情地拥抱在一起。Mark不敢相信自己真的得救了，觉得就像一场梦一样不现实，直到Lewis的笑脸再次出现在他的眼前。在火星上孤独无助地生存538天，绝望之中不得不坚强地求生存，一次次与死亡擦肩而过……艰难的生存经历历历在目，与获救后的激动心情交织在一起，Mark内心深处难以言说的感动和感激瞬间化作泪水涌了出来。他终于可以回家了。

《火星救援》的故事体现了智慧、信任与团结的力量，更体现了对个体生命的珍视。在人类未来征服茫茫宇宙的征程中，一定还有无数的危机和困难，但只要有信念，再渺小的生命都能征服浩淼的星空，战胜叵测的命运。