如何在火星上生活

★《衛報》、《星期日泰晤士報》、《紐約客》、《每日電訊報》推薦
★ARRC前瞻火箭計劃主持人 吳宗信教授 誠摯推薦
★超人氣TED演講「世界末日倒數計時」（10 Ways the World Could End）破百萬觀賞次數

2027年，人類將登陸火星。
這個沒有水、只有1%氧氣、沒有大氣層阻隔輻射的星球，人類該如何在此生存？
住在火星不只是人類的夢想，也是人類的命運。

當地球上的生存已經受到嚴重威脅，許多災難蠢蠢欲動，人類必須成為星際種族才能存活。
登陸火星讓人類想像力脫離地球的重力範圍，對於科技、哲學、歷史和探險各領域都是非常關鍵的時刻。

這不是科幻小說。本書作者彼車奈克曾經擔任Discover科學雜誌總編輯，以大量證據說明人類如何住在火星上勢必需要的備用計畫。我們該如何改造火星成為適合人類居住的星球？或者改造人類成為適合居住在火星的人種？

這一切都有機會發生，而且勢在必行。

TED Books系列
TED Books是介紹重要觀念的輕快閱讀系列，由TED團隊策劃製作，找專精領域又善於說故事的講者與作者，規劃出涵蓋多元領域的一系列TED Books。每本書的篇幅短到可以一口氣讀完，但是也長到足以深度解說一個主題，主題非常廣，從建築、商業、太空旅行、到愛情，包羅萬象，是任何有好奇心、愛廣泛學習的人的完美選擇。在TED.com上，每一本書都有搭配的相關TED Talk演講，接續演講未盡之處。

十八分鐘的演講或播下種子、或激發想像，許多演講都開啟了想要知道得更深、想學得更多的渴望，需要更完整的故事。TED Books輕快閱讀系列正滿足了這個需求。

【推薦人】
誠致教育基金會執行長 呂冠緯
TEDxMonga 講者、AppWorks 合夥人 林之晨
中央認知神經科學所教授 洪蘭
中央研究院院長 翁啟惠
TED×Taipei創辦人 許毓仁
台北市中山女高教師 張輝誠
和碩聯合科技董事長 童子賢
新聞工作者 黃哲斌
台大電機系教授 葉丙成
Pansci 泛科學總編輯 鄭國威
Teach for Taiwan創辦人 劉安婷
（按姓氏筆劃排序）

史蒂芬‧彼車奈克Stephen Petranek／著
史蒂芬‧彼車奈克（Stephen Petranek）投入出版生涯40多年，得獎無數，寫作的範圍包括科學、自然、科技、政治、經濟等。他曾是全世界最大的科學雜誌Discover的總編輯、《華盛頓郵報》雜誌的編輯，並且為時代公司創立This Old House雜誌，並且先後擔任編輯、總編輯。他曾擔任《時代》雜誌的科學資深編輯，Weider History Group旗下十份歷史雜誌集團的總編輯。他的TED演講「世界末日倒數計時」（10 Ways the World Could End）已經有超過百萬次點閱率。他現在是Breakingthrough Technology Alert的編輯，這本雜誌主要是發掘能夠創造真正價值並推動人類向前的投資機會。

鄧子衿／譯
鄧子衿是科學編輯、譯者，主要翻譯生命科學以及與食物相關的書籍，最近的翻譯作品有《廚藝之鑰》、《醫學之書》和《尼安德塔人》。

【推薦序】
想像火星上的生活
收到天下出版社的邀請，要為史蒂芬．彼車奈克的《如何在火星上生活》寫推薦序時，著實猶豫了一陣子。雖然本人有從事太空科技相關研究，但畢竟不是行星科學領域的專家，要為一個不熟悉的專門書籍寫序，有時需要相當大的勇氣。但詳讀本書後發現，《如何在火星上生活》是一本具有太空科普知識又帶有一點科幻性質的精采讀物，可以讓國人很容易的了解火箭、軌道、火星等相關基本知識，因此欣然答應出版社的邀約。

在台灣，有些人會想移民到國外生活，但我相信應該很少人曾想過要乘坐太空船移居到火星，過一個與地球截然不同環境的殖民地生活，這原是只在科幻小說、卡通或是電影才會出現的情節。登陸火星這個人類文明史上前所未有的壯舉，如今已經正式成為人類太空發展的一個議程，發射火星探測器不再只是滿足人類對於未知世界的好奇心，而是進一步想要解決未來人類在地球所面臨的生存問題。誠如美國歐巴馬總統在2015年國情咨文所宣示：「我希望美國人贏得的科技競賽能夠真正新的工作機會，我們對於太陽系的探索，將不再只是前往一探究竟，而是希望能夠在當地生根。…重新啟動的太空計畫將會讓太空人登陸火星。」

彼車奈克在本書中以淺顯易懂的文字，從不同的面向說明未來人類移民火星會遭遇到的一些難題，以及可行的解決方案，例如，從地球到火星的運輸問題、地球到火星這趟旅程的成本問題，以及大家最關心的，到達火星之後的生存問題，包括氧氣、飲用水、食物的取得等，作者都一一提出可能的解決方案。若人類真的要移居火星，作者也提出一個非常前衛的想法：透過遺傳工程方式，使人類可以適應充滿二氧化碳的環境。

不管你是否同意本書的論點或是方法，作者透過科技史上不斷發生的例子，一再提醒、刺激讀者一個觀念：任何原本不可能的事情，隨著知識與技術的進步都會成為可能。也許真有一天，人類可以登陸火星，進而移民火星。很高興天下雜誌出版能即時翻譯與出版這本書，透過中文譯本，讓國內更多讀者接觸到國際太空科學與太空科技最新發展的現況與知識，進而激起更多國人對太空探索的熱情。
ARRC前瞻火箭計劃主持人 吳宗信

曾經有人問過我，如何達到個人的卓越（Excellence），我的淺見是：多元接觸（Exposure）、廣泛探索 （Exploration）、自我期許 （Expectation）、紮實執行 （Execution）與經驗累積 （Experience）。台灣社會或者華人文化較缺乏接觸與探索的階段，而TED或TED Talks所提供的內容正是閱讀這個世界的楔子。然而，淺碟式學習效果有限，一知半解往往比不知還可怕，而TED Books正好彌補缺少的這塊，讓我們對有興趣的議題可以挖掘得更深。何不看看幾部TED Books的演講影片，你很快就會知道，該買哪幾本！
誠致教育基金會執行長　呂冠緯

三十多年前，TED 的開始，透過大型實體活動講故事，講值得擴散、能帶給眾人啟發的故事。寬頻連線與智慧手機普及後，TED又登上網路影音與 App，跨越國界，啟發了遍佈世界各地、數以千萬計的觀眾。而後，TED又增加了 TEDx，所謂獨立舉辦的TED論壇，讓更多有故事的人可以登上舞台，提供全世界他們的好故事。現在，很高興，三十年後，TED的故事又化身為書籍，要用文字的力量，讓更多好故事，啟發更多讀書人。
TEDxMonga 講者、AppWorks 合夥人 林之晨

九○年代中期，TED的演講剛剛可以上網看到時，真是非常的轟動，大家見面都會討論最新的演講。我記得的它門票是六千美元一張，非常的昂貴，但是人們還是趨之若鶩，大家都想擠進場去聽全世界頂尖的學者或CEO講他們一生的心得。每次轉播時，攝影機都會掃瞄一下現場的觀眾，我們都伸長了脖子去看誰是錢多到可以買得起這張票的人，羨慕不已。
現在回頭去看，TED的這個策略是對的，在一個富裕的國家，只怕東西不好，不怕價錢太貴，愈貴反而愈抬高了它的身價，而且因為只講十八分鐘，那更是要珍惜每一分鐘，更會好好的聽。美國總統威爾遜（W. Wilson）說：十分鐘的演講，我要準備一個星期，十五分鐘的演講則是三天，如果是一個小時的演講，那麼我現在就可以上場了。愈短的演講愈難講，林肯蓋茲堡的演講（Gettysburg Address）只有兩分鐘，可是它卻是每一代的年輕人，不分中外，都必須讀的文章。
其實，只要言之有物，短，聽眾反而能吸收。因為我們的注意力廣度不長，同一主題，超越十五分鐘，聽眾的注意力就開始游離。TED的創辦人非常睿智，把時間限定在十八分鐘，這個長度對聽眾是剛剛好，對講者卻是個挑戰，平日一堂課五十分鐘都嫌不夠，現在要在十八分鐘內把一個主題講清楚，怎麼可能？我記得上回去TED演講時，有兩週時間，每天晚上都在電腦前面刪減或調換投影片，要充分利用每一分鐘來傳播訊息。但是，講完後，我開始反省，為什麼明明十八分鐘就可以做到的事，我以前卻要花五十分鐘？
TED的水準高，有口碑，現在它把演講的主題寫成三萬字左右，又印成大小正好可以放在口袋中的小冊子，適合在旅行中閱讀，真是一個好主意（只怕讀者會讀到忘記下火車）。這次天下雜誌拿到它的獨家代理權，台灣的讀者有福了，在資訊爆炸的二十一世紀，每個人時間都不夠用，我們需要快速的吸取重要訊息，而這一套書正好提供了這個需求，這些書的內容簡單扼要，沒有贅字廢話，看完好像去赴了一場盛宴，心靈得到滿足又沒有吃的肥腸滿腦的不舒適。
「閱讀豐富人生」，透過文字的傳承、閱讀的能力，我們可以站在巨人的肩膀上看的更高更遠，我期待每個月的新書出來。
中央認知神經科學所教授 洪蘭

在每一場 TED十八分鐘演講結束後，我常常在想，要怎麼延續這些十八分鐘背後的力量？
TED Talks 希望帶給大家的，不是稍縱即逝的感動，而是希望這些故事背後擴散出去的漣漪，可以鼓勵大家化成行動，發揮它原本就該具備的影響力，讓世界可以朝著更美好的方向前進，這就是 TED 「好點子值得被分享」的初衷。
我們用眼睛看世界，用閱讀觀照自己。如果 TED演講，是在心中種下一個讓好想法萌芽的種子，或是激發想像的小石頭。那 TED Books 系列叢書，就是接續演講的未竟之處，帶領大家沿著這些智慧軌跡，探索與思想的深度旅程。內容包羅：人權、太空、知識、科學、心靈、智慧等萬象領域。知智無垠，但在追求過程中的樂趣也同樣無窮。
資訊紛至沓來的移動時代，我們的心需要安穩寧靜的時刻。閱讀 TED Books，體會智慧在動靜之間的生猛、敦厚及平衡。期待各位翻開書扉的同時，也踏上屬於自己的蛻變旅程。
TEDxTaipei 創辦人 、TED 亞洲大使 許毓仁

在我觀察，TED演講最驚人之處，在於三點：
一是善用網路新媒介，將主題式的、專業性的內容，轉為演講形式，化為影像，在網路上原先充斥著娛樂為主的影像世界，將專業知識內容勇敢投入其間，並巧妙設計出一場演講十八分鐘符合閱聽者最佳專注時間的規範，同時讓現場演講的效力隨著網路的延伸而無遠弗屆，產生驚人效益，不少影片的影響力遠遠超乎常人想像。
二是TED演講讓當代壁壘分明，甚至深院高戶的學術研究，或是各行各業傑出人士的多年經驗、獨到見解，可以透過簡短、扼要、明白的演講方式傳達給普羅大眾。換言之，TED演講讓專業知識真正的和大眾對話，真正做到最大的知識普及化；同時又打開各專業的小領域，讓各種專業知識進入溝通與相互了解。――在這個意義上，TED演講做了最驚人的通識教育成果。
三是TED演講，採取的策略之一，向全世界開放授權，只要向總會申請，符合總會規範和要求，就能自行辦理TED演講。所以一方面能引起風潮之外，另一方面也產生舉辦方的相互良性競爭，光是臺灣就有好幾個不同單位舉辦各種TED演講，而且舉辦方根本不需過度考慮場地如何，也不怕參與人數的多寡如何，因為真正的影響力實施，其實是來自網路的傳播與影響力，而成敗好壞的真正關鍵，更來自於講者的內容。
當然，短短十八分鐘演講，彷彿是深入知識寶庫前的店招或預告片，常讓人意猶未盡，該如何補足這種缺憾呢？TED系列書成了最好的入門導引書，我相信只要一本一本讀去，必定可以深入各式各樣寶庫。
台北市中山女高教師 張輝誠

十八分鐘太短，偏偏世界又太複雜，TED Books是一個不多不少的折衷方案。
從火星旅行、數學應用、認識恐怖分子、邊緣族群家庭，直到海洋食物的未來，我們都在網路上，看過上百支TED Talks影片，有些甚至被我們加入YouTube的書籤珍藏。
像是一道任意門，TED Talks開啓了我們對陌生議題的認識。至於門後幽深廣闊的世界，TED Books則像一本生動導覽，指出我們還未經歷的路徑。
新聞工作者 黃哲斌

知識是聰明人的娛樂，而真正的知識分子不孤高自賞，也絕不狐群狗黨。TED 先用十八分鐘，帶著表演性質的演講格式降低大眾跨入廣袤知識領域的門檻，再透過 TED Books 更進一步地讓講演者跟讀者用適合深度思辨的文字來對話。TED 不斷在尋找更好、更吸引人也更適合當代傳播環境的社會溝通與共學方式，並予以規模化，這是我非常佩服，也持續在努力的方向。非常高興見到 TED Books 系列在台灣出版，希望很快泛科學也能做到。
Pansci 泛科學總編輯鄭國威

推薦序 想像火星上的生活 吳宗信
各界推薦

序　章 不遠的夢想
第一章 火星計劃
第二章 偉大的私人太空競賽
第三章 火箭不簡單
第四章 棘手的問題
第五章 火星經濟
第六章 火星上的生活
第七章 改造火星
第八章 下一波淘金熱
第九章 冒險的終點

致謝
作者介紹
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TED Books
TED

這是一則預言：
2027年，太空船猛禽一號（Raptor 1）和猛禽二號（Raptor 2）在經歷243天的航程之後，終於進入了火星軌道。地球上估計約一半的人口，大部分聚集在戶外大型LCD螢幕前，共同見證猛禽一號降落的實況轉播。即使在地球軌道和火星軌道最接近的那一刻，電視訊號也需花20分鐘才能傳回地球，所以人們看到的影像，其實來自不同的時間與不同的空間。太空船降落到火星地表上的剎那如果出了什麼差錯，大家看到實況轉播時，4名太空人可能已經死亡了。

將近十年的期盼，終於在此刻成真。太空船配備了巨大的降落傘，煞車火箭開始噴射，吹起地表的紅色塵土，太空船緩緩降落在火星表面上。地球上的觀眾焦急地等待著，新聞播報員帶著大家回想起多年前的一場記者會，讓世界震驚、讓NASA蒙羞的記者會。那一天，推動登陸火星計劃的某私人公司宣布，將要建造數個能夠載人登陸火星的巨型火箭，並且要在十年之內，發射一到兩艘火箭，讓人類登陸火星這顆紅色行星。當時NASA的計劃是至少還需要兩年的時間，才能夠執行火星太空船的載人測試飛行。

當猛禽一號在火星赤道附近巨大隕石坑著陸時，太空人已經想好要做的事情了。時間寶貴，如果首次登陸進行順利，猛禽二號在幾個小時內也會登陸，送來更多的探險者。太空船載運了大量在火星上生存的必需品，太空人工作清單上的第一項任務，是搭建基本的居住基地。接下來，太空人要為鐘形的加壓帳棚充氣，那是由最新材料製成的特殊帳棚，能夠增加太空人的活動空間，也可當成種植作物的溫室。

火星的環境與地球有相似之處。火星的地貌看起來類似地球的一些地方，例如南極的乾燥谷地或是夏威夷火山區的沙漠。不過，即使地貌有點像，還有很多其他的因素將造成艱鉅的挑戰。一個火星日只比一個地球日長39分鐘又25秒，但是一個火星年長達687天，幾乎是地球年的兩倍。火星的軌道是橢圓形的，這意味著冬夏之間的季節變化要比地球更為劇烈，在火星的南半球，夏天比較溫暖，但是冬天更冷，登陸火星的太空人最後會搭建兩座基地，夏季基地建在赤道稍南，冬季基地則在赤道稍北處。

登上火星才是挑戰的開始
不過首先，這批首次登上火星的人類必須在24小時之內完成最重要的任務：找到水源。NASA的登陸機器人和軌道衛星得到的資料預測，火星的表面土壤表岩屑（regolith）中應該有足夠的水。找到水，太空人才能補充水分，同時還要將水分解，存儲為未來呼吸的氧氣。之前NASA的軌道衛星發現，太空人登陸的火山口有一層純水結成的光滑冰層。如果這片光滑面的組成不是冰，太空人就得在附近尋找其他含冰量較高的的表岩屑。如果附近都找不到這樣的冰層，太空人將會使用穿地雷達（ground-penetrating radar）找尋、汲取地下水源。

在下一艘太空船抵達之前，也就是從現在算起兩年之後，第一批太空人需建造更多永久性設施，可能需要用表岩屑做為建材。雖然登陸當天陽光普照、天氣溫暖，大約攝氏10度，但是入夜後溫度就會急遽下降，接近嚴酷的南極之夜。在赤道附近登陸，火星赤道夏天的溫度是溫和的21度。但縱使如此，一到晚上，溫度可能下探零下73度。因此，太空人需要搭建能夠隔絕外界惡劣環境的建築，要能隔絕夜晚的超低溫，還有因為火星大氣稀薄而直射地表的太陽輻射。

如果沒有一件事情順利，無法找到充足的水源、太陽輻射造成的影響遠高於預期，或是其中一艘太空船降落時嚴重損毀，這些太空人就只能等適合的發射時段，踏上漫長的返回地球之旅。相反地，如果一切照計劃順利進行，他們就能在火星上待下來。

首度踏上似乎無生命星球、離家4億公里的4位火星太空人面臨的處境，跟過去突破人類極限、登上高山之巔、橫越大洋創造新生活的其他探險者一樣。不過這些太空人與前人的共通點僅只於此，征服另一個星球，在各種意義上都比以往任何在地球上的探險更為重要。這些人能夠登上火星，是人類智慧的最大成就。

在1969年觀看阿姆斯壯在月球上踏上第一步的人都會說，那一刻，地球好像停止轉動。那項成就非常不可思議，有些人到現在還難以置信，認為那是在好萊塢搭的場景。太空人踏上月球時，人們開始說：「我們都能登陸月球了，還有什麼做不到。」但是他們的意思是，「在地球上或地球附近的地方」還有什麼事做不到。登陸火星則完全有不同的意義：如果我們能夠抵達火星，也能夠抵達其他任何地方。

這項成就讓「星際大戰」和「星際迷航」中的科幻世界看起來有可能成真，也使土星和木星的衛星探測成為下一步可行的計劃。無論如何，太空探險勢必會引發比當年加州淘金熱更大規模的潮流。更重要的是，登陸火星讓人類想像力脫離地球的重力範圍。人類首次踏上火星，對於科技、哲學、歷史和探險各領域都是非常關鍵的時刻，從登陸火星開始，人類已不再是侷限在單一行星上的物種，正式成為星際種族了。

首批探險者登陸只是一個遠大計劃的開始，計劃不只是要前往火星、建立長久的居住地，還要改造整個星球。為了讓人類能夠在火星上自由地呼吸，必須改造以二氧化碳為主的火星稀薄大氣。人類要在火星上存活，我們還要想辦法把火星的平均氣溫從零下81度提高到較適合生存的零下7度，也要讓原本乾涸的河床與湖泊再次充滿水。另外，還要種植植物，吸收大氣中過多的二氧化碳。這些任務預計需投資千年以上的時間，卻能為全人類打造第二個家園，建設前往終極邊疆的前哨站。一如過往的邊疆前哨站，火星最後也會變成在各方面都能與地球相似的星球。

那些開路先鋒所展開的計劃，對於未來有深遠的影響。他們更偉大的任務是要建立一個太空社會（spacefaring society），這個社會能夠維持太空港的運作，以火箭往來，讓貨物能夠在重力小的行星上輕易的發射。人類可以從這些太空港，前往太陽系更邊緣的區域。

變身星際種族
火箭登陸火星的那一刻，代表的不只是冒險的偉大起點，也是保護全人類文明的第一步。人類在地球上的生存已經受到嚴重威脅，我們無法讓唯一的家園免於生態毀滅或是核子戰爭的危險，只要一個小行星撞上地球，就足以毀滅大部分的生物。隨著太陽年紀愈來愈大、漸漸膨脹，最後也會毀滅地球。在這些事情發生前，人類必須想辦法成為星際種族，不只能在其他行星生活，還要能更進一步從太陽系到達其他星系。首批的火星移民，將是人類最大的希望。他們建立的小小基地將會擴展成有規模的殖民地，甚至會有新的物種開始在火星繁衍。載人到火星的企業將會持續建造數以百計的火箭，目標在幾十年內建立自給自足、人數達5萬人的火星社區。即使地球毀滅，火星上的社區也足以保存全人類累積迄今的集體智慧與成就。

事實上，30年前我們就有能力登陸火星了。阿波羅十一號帶著人類首度登上月球，之後10年內，我們就具備了登上紅色行星所需的相關技術，只是沒有抓住機會。那背後有一段黑暗的歷史。我們本來可以集結兩個世代的能力，努力實現人類想像所及的每件事情，50年前，我們就有能力把人類的足跡跨向太陽系，30年前就有能力登陸火星，但是美國總統的一個決定，就阻礙了太空旅行幾十年的發展。直到現在，才等到私人企業的火箭技術打開了新契機。或許，探險的渴望早已寫在我們的DNA中了。大約在6萬年前，智人（Homo sapiens）離開非洲，展開冒險的旅程，直到人類在全球各地生根。探險和人類的生存有關，卻也造成土地被侵佔、文化被毀滅，以及無數的資源掠奪亂象。

移民火星發生的速度比多數人想的還快，但我們還沒有任何相關法規能夠規範、約束這個外星殖民地。本書將會說明我們能在火星建立殖民地的驚人能力，同時也提出警報，說明潛在的風險與危機。這項挑戰充滿希望，卻也陷阱重重。現在，就是我們該仔細思考的時候了。