國家地理圖解太空︰從內太陽系到外太空，最完整的宇宙導覽圖（2019最新增訂版）

名人推薦：「《圖解太空》這本描繪地球以外世界的地圖集，從星座指南到附加注釋的行星地圖無所不包，至今已成了經典，第二版更收錄最新一波太空任務（包括水星信使號和飛越冥王星的新視野號）的成果。這本書因為是國家地理的作品，自然有大量和《國家地理》雜誌品質等量齊觀的照片和精美的圖表。」──GeekWire

「《圖解太空》隨手翻開都是圖表、地圖和令人讚嘆的照片……宇宙中任何值得一提的地方，在這本書中都獲得適當的呈現，資訊的深度也很可觀，同時寫得平易近人又容易理解。」──波音波音網路雜誌Boingboing.net

「《國家地理圖...

導論

宇宙曾是一個如此單純的地方。畢竟，在人類歷史中大部分的時間，宇宙都被想像成由地球坐鎮萬物中心，而恆星和行星等天體則繞著地球運行。在古代神話中，地球通常都是平的，太陽橫越天空是天神或女神的作為。不過，大約從公元前5世紀開始，地中海東部發展出一種新思維，不再凡事歸因於任性的諸神，將人性從卡爾・薩根（Carl Sagan）所謂的「魔鬼盤踞的世界（demon-haunted world）」中移除。古希臘哲學家建立的宇宙模型，在我們看來可能顯得原始，但已經具有只靠自然律運作、沒有超自然力量介入的新特徵 。許多學者將這個發展視為科學的開端。

當時的模型都有兩個不可動搖的基本假設。第一個假設，是地球穩坐宇宙中心，而太陽、月亮和行星等天體繞著地球運行。第二個假設，是在純淨永恆的天空中，所有物體都有圓形的運行軌跡。（圓形被認為是最完美的幾何形狀，因此最適合純淨無瑕的天空。）在這些模型中，恆星與行星都鑲嵌在固體晶球上，由晶球的旋轉主宰星星橫越天空的方式。（正好解釋了為什麼早期彗星很令天文學家頭疼，因為彗星的運行方式違反晶球的動作，這也部分說明了為什麼亞里斯多德認為彗星是地球大氣中燃燒的氣體。）演變到最後，這些模型愈來愈複雜，變成行星鑲嵌在較小的晶球上，小晶球又在較大的晶球內旋轉。

這種宇宙觀安定和諧，但令人意外的是，古人曾有過一場激烈的爭辯，探討宇宙的大小是有限還是無限。來自塔蘭托的古希臘哲學家阿基塔斯（Archytas of Tarentum，公元前428-327年）提出了一個有趣的論證，說明宇宙肯定無邊無界：先假設宇宙的確有邊際，然後有人可以走到宇宙邊界，朝外擲出長矛，長矛必然會落在邊界外的某個地方，無論邊界設得多遠，長矛都會落到更遠的地方。因此他主張宇宙必定沒有邊際、無窮無盡。

借用阿基塔斯的比喻，歷史上幾次拓展人類宇宙觀的重大事件，就像往外擲出的長矛。接下來介紹的三位長矛手，每一位都使我們居住的宇宙變得更加寬廣。

第一位長矛手

首先是波蘭教士尼古拉・哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543）。他建立了第一個正式的太陽系模型，將太陽放在中心，地球與其他行星則繞著太陽運行。在《天體運行論》（On the Revolutions of the Celestial Spheres）一書中，他寫到：「大家終究會明白位居宇宙中心的是太陽。無論是掌管行星運行的原則，或是整個宇宙的和諧，只要我們願意睜大雙眼觀察，所有事實都告訴我們：宇宙的中心是太陽。」多虧了哥白尼，以人為中心的宇宙觀產生劇變，地球和人類不再是萬物的中心，我們居住的地球，只是其中一個繞日運行的天體。本書貫徹了所謂的「哥白尼原則」，說明人類與人類誕生的行星在宇宙中並不具特殊地位。

多虧了哥白尼，宇宙變得更大。人類居住的世界，不再侷限於頭頂的天空和腳下的大地。哥白尼之後的天文學家瞭解到，和地球相比，太陽系大得多了。假設地球是紐約市內和一個街區一樣大的球體，那太陽就是坐落在密西西比河一帶的巨大球體，外行星則位在亞洲。對於終生只待在一個街區的人來說，這樣的尺度大大改變了人類看待世界的方式。

第二位長矛手

19世紀初，德國天文學家弗里德里希‧白塞耳（Friedrich Bessel）擲出了第二支長矛。他借助於當時最先進的望遠鏡，成為計算出鄰近恆星距離的第一人，讓宇宙再度大幅拓展。如果我們把太陽系縮小到一個足球場的大小，那麼恆星就位於數百公里遠的城市內。

隨著時間的推進，天文學家了解到，在許多恆星構成的雄偉銀河中，太陽不過是一顆普通的恆星。在我們最初的想像中，太陽與太陽系非常遼闊，但現在不過就是數十億個恆星系統的其中一個。天文學家也了解到，恆星之間具有差異，於是他們開始加以分類觀察到的天體。他們還注意到天空中黯淡的光斑，並稱它為「星雲」，但當時的望遠鏡還看不清楚星雲是由什麼組成的。此時，這個世界已經準備好迎接第三位長矛手了。

第三位長矛手

他的名字是艾德溫‧哈伯（Edwin Hubble）。1920年代，這位美國人在加州的威爾遜山（Mount Wilson）上工作。透過那裡嶄新的望遠鏡，哈伯可以仔細觀察星雲，一一辨認出裡面的恆星，並藉此判斷這些星雲距離我們多遠，再一次往外擲出長矛。他發現許多星雲其實和銀河一樣，是由眾多恆星聚集而成。哈伯還確立了，宇宙是由現在稱為「星系」的天體所組合的。從某方面看來，這個理論和哥白尼在數百年前告訴我們的並無不同，只是加以延伸。地球不過是太陽系眾多行星之一，太陽不過是銀河系眾多恆星之一，而銀河系也只是宇宙中數十億個星系之一。

但哈伯的發現不僅止於此，他還發現其他星系正在遠離我們，換句話說，宇宙正在膨脹。這項發現帶出了目前最可信的宇宙起源說，也就是所謂的「大霹靂」（big bang）。在這個理論中，宇宙一開始處於溫度與密度都高到難以想像的狀態，從大約140億年前就開始膨脹與冷卻至今。奇妙的是，科學家已經建立了能夠回溯這個過程的可靠模型，回到最初這場事件剛發生不久的狀態。

如今或許也有一位長矛手正在前往目前已知宇宙的邊界，但這個人的身份還無從得知。不過，如果有些現代理論獲得證實，我們的宇宙就可能只是眾多宇宙的其中一個，也就是科學家所說的「多重宇宙」（multiverse）。儘管哥白尼或許無法想像會有這樣的結果，但這項發展對哥白尼來說是一個終極平反。

四層宇宙 FOUR UNIVERSES

本書的編排遵循阿基塔斯的長矛手比喻。我們可以把世界想像成一層層的「宇宙」，每一層看起來都像一個完整的世界，直到長矛手把我們帶到下一個層次。

第一層當然是我們的太陽系。望遠鏡發明以前，太陽系由六個內側行星組成，科學研究的重心放在了解行星如何運行——基本上，當時天文學家關心的是行星的位置。到了19世紀，這樣的情形開始改變，直到今天我們關心的，是行星如何構成。相對於「在哪裡」，我們更想知道行星「是什麼」。此外，我們還發現太陽系比早期科學家想像的複雜許多。伽利略（Galileo）發現木星的衛星後，我們就知道太陽系內不可能只有幾顆行星，每一顆衛星其實都是一個新世界，有自己的歷史、特性與謎團。我們在冥王星外又冷又暗的區域，也發現了超乎想像的結構與複雜性。本書的第一部分，就是在介紹這個嶄新的太陽系。

銀河系

第二層「宇宙」是我們的銀河系。與太陽系的情況相同，科學家先著手解決簡單的疑問：像是恆星位在何處、它們有多亮等問題。與太陽系的研究相同，進入19世紀後，逐漸冒出了新的問題：恆星是什麼組成的？它們如何運作？但是直到1930年代，核子物理學這個新領域崛起，我們才知道恆星的能量來自核反應。我們也逐漸明白恆星並非恆久不變，和萬物一樣，它也有生命周期，有出生、中年與死亡。事實上，我們了解到銀河系（與其他星系）就像一座巨型工廠，把宇宙的原始氫轉換成較重的元素，再形成行星和人類等受造物。在這個過程中，我們發現了各種新奇古怪的東西，包括黑洞與繞行其他恆星的行星系統。我們也發現，銀河系與其他星系中大部分的物質，並不是構成你我的熟悉物質，而是某種叫「暗物質」的新物質。而本書的第二部分，正是要探索這一層宇宙。

宇宙

第三層「宇宙」由眾多星系集合而成，我們平常就稱它為宇宙（universe）。過去數十年間，科學家致力於研究宇宙的誕生與死亡。利用基本粒子物理學，我們便能回溯宇宙的誕生；運用觀測天文學（observational astronomy），我們便能推測宇宙的死亡。1990年代的發現違反了所有預測，天文學家發現宇宙的擴張不但沒有減緩，反而在加速。這又帶出一個新發現：宇宙中大部分的物質都是一種稱為暗能量的未知形式。暗能量究竟是什麼？它有什麼樣的性質？這些問題的答案決定了宇宙的命運。在本書的第三部分，我們將就目前的了解，進行宇宙探索。

在第四層也是最後一個宇宙，我們將撇開數據，進入理論物理學家推測出的世界。有些現代理論說，我們的宇宙只是多重宇宙的其中一個。踏上這趟宇宙之旅，我們將遊遍這個構成我們生活環境的宇宙。

導論

宇宙曾是一個如此單純的地方。畢竟，在人類歷史中大部分的時間，宇宙都被想像成由地球坐鎮萬物中心，而恆星和行星等天體則繞著地球運行。在古代神話中，地球通常都是平的，太陽橫越天空是天神或女神的作為。不過，大約從公元前5世紀開始，地中海東部發展出一種新思維，不再凡事歸因於任性的諸神，將人性從卡爾・薩根（Carl Sagan）所謂的「魔鬼盤踞的世界（demon-haunted world）」中移除。古希臘哲學家建立的宇宙模型，在我們看來可能顯得原始，但已經具有只靠自然律運作、沒有超自然力量介入的新特徵 。許多學者將這個發展視為科學...

【推薦序】

巴茲・艾德林

BUZZ ALDRIN

你現在拿在手上的，是整個宇宙──這本前所未見的圖文書收錄了全宇宙的知識，透過驚人的影像、地圖和令人心智大開的文字，在每一頁的編排中展現出力量。書中呈現出偉大的時空旅程，和尋訪新疆界時得到的訊息，代表了人類對知識永不止息的追求，以及對宇宙的體認。

這本書見證了我們知道的事，也承認了我們的無知。看看我們現在有多少探索太空的設備，從地面望遠鏡、太空望遠鏡，到穿過太陽系往外圍飛去的探測器，美國原住民曾說觀測星空的天文學家是「有千里眼的人」，而這些設備讓這個說法更加名副其實。

我把自己定位為「全球太空政治家」。我在旅途中有幸跟許多國家的國王、王后、總統和總理聚會，參加過無數的遊行，得過不少獎章。在交流的過程中，我明顯感受到21世紀的世人迫切需要一套明確、鮮活且先進的太空理念。

我在世界各地旅行時經常被人問到，太空探索的價值在哪裡？我們真的需要太空計畫嗎？我的好友天文物理學家史蒂芬‧霍金說過，我們過去這一百年來進步非常多，「不過要是想繼續進步下去，就一定要上太空。」我同意。當然，在我的有生之年大概是看不到太多進展，不過我會竭盡所能為我們未來的太空探索打下基礎。

我們對太陽系的行星、衛星、小行星，乃至於繞行其他恆星的系外行星，都有一種強大的集體好奇心。這些遙遠的世界中哪一個有適合生命居住的環境，甚至發展出地外文明？這個問題只是眾多宇宙待解之謎中的一個。

太空研究帶來的科學進展，無疑造就了我們現在每天都在使用的產品和技術，從手機、全球定位系統，到各式各樣醫療上的進步都是。如果不是投資太空計畫，這些技術都不會成真。同樣的道理，有遠見的太空計畫能為下一代的太空工程師、科學家和其他人士的心智添柴加火，以迎接未來的挑戰，這會使科學、科技、工程、藝術和數學得到更大的支持力道──簡言之，就是使STEAM的力量得到運用！

美國在過去50年的太空探索上居於領先地位，這一點讓我感到很自豪，不過話說回來，近年來美國太空實力的衰退也讓我十分擔憂。美國航太總署的預算從1960年代占聯邦預算的大約4%，降到現在只有政府自由使用款的0.4%。接下來的幾十年，美國一定要恢復在人類太空飛行方面的領導地位，並加速在我們既有的基礎上繼續累積，這是無比重要的認知。

回顧

我離開地球之後的落腳處：月球，不該只被當成返航的站點。月球可能蘊藏珍貴的氧、水和推進燃料，可以讓商業公司開發。透過國際合作的方式，我們可以利用月球來拓展我們的觸角，精進至關重要的機器人技術，並作為訓練人員前往月球以外的地方──特別是火星──的基地。

談到登陸火星任務之前，我們先稍微回顧一下歷史。

阿波羅計畫是一個團隊努力的成果，集結了40萬個人的才智，打造共同的願景。這是一項結合了政府與工業、創新與團隊的志業，讓一個醞釀了很久的夢想得以成真。

總統甘迺迪下令進行這項不可能的任務之後只過了八年，尼爾‧阿姆斯壯和我就在那個難忘的1969年夏天，踩著滑石般的月塵走過寧靜海。我心中浮現的第一個想法是「宏偉的孤寂」，對全人類來說，踏上另一個世界是「宏偉」的勝利；然而月球的景觀是「孤寂」的，沒有大氣，沒有生命，沒有陽光照到的地方是全然的黑暗。站在那裡看著地球，我突然驚覺，我知道的、我所愛的一切事物，全都在頭頂上懸著的那個遙遠、渺小、脆弱、被漆黑的太空包圍的藍色球體。

尼爾和我從老鷹號登月艙走過月球表面時，全世界有將近十億人都在觀看或聆聽我們的一舉一動。我們三個──包括阿波羅11號指揮艙駕駛員麥可‧柯林斯，當時他正繞著月球航行──都離地球非常遠，是有史以來人類到過最遠的地方，儘管如此，我們卻覺得和地球上的每個人無比緊密，在這趟不可思議的旅程中有他們參與，讓我們感到安心。

我們在登月艙老鷹號附近活動時，大部分時間都是尼爾拿著相機，我的工作是架設儀器。任務中的兩張照片後來成了經典，一張是「面罩」照片，照片中可以看見老鷹號和尼爾反映在我的頭盔面罩上。有人問我為什麼這張照片這麼有表現力，我的回答是：地段、地段、地段。我也拍了幾張照片，其中一張至今仍然很有代表性：那是我踩在月球上的腳印。

我想分享一件有趣的事。因為我算是政府雇員，所以回到地球之後，必須提報這趟去月球出差的收據。我從德州到佛羅里達州，再到月球，然後在太平洋上被接走，送往夏威夷，最後回到德州。我要報的公帳總計是33.31美元，畢竟在1969年7月7日到7月27日這段時間的膳宿都是政府提供的。另外，阿波羅11號組員帶回的月球岩石和月球塵埃樣本都必須向海關申報。

還有一件軼事是幾年前才被公開的，威廉‧沙費爾（William Safire）在阿波羅11號升空那陣子寫了一篇文稿，他當時是美國總統尼克森的文膽。這份白宮內部文件的標題是〈萬一登月失敗〉（In Event of Moon Disaster），大意是說前往月球探索的人命運早已注定，「將永留在月球上安息」。沙費爾稱我們是勇敢的人，說「他們的探索，讓全世界團結一心；他們的犧牲，讓全人類手足情深。」

這份備用文案建議總統在發表聲明之前，應先致電每位遺孀；發表完聲明之後，航太總署要跟我們中斷聯繫的那一刻，請牧師用海葬的程序，把我們的靈魂交託給「最深的深處」，最後以〈主禱文〉作結。

幸好尼克森不必用到這篇聲明，全世界像迎接英雄一樣歡迎我們從月球歸來。然而在各種興奮、榮耀、遊行、訪談和任務報告之間，我們知道大家喝采的對象並不是我們這三個人，而是我們代表的意義：在世界的團結合作之下，人類完成了不可能的任務。

實現不可能的事

如果不是許多人在共同的目標下合作，阿波羅任務不可能完成。而人類一旦合作，就有機會實現不可能的事。

過去好幾百年人類一直夢想飛上太空，前往其他行星，甚至其他恆星，不過要等到20世紀初，人類才第一次實現了可操控的機械飛行：1903年萊特兄弟在北卡羅來納州的小鷹鎮成功試飛。碰巧我母親也在那一年出生，她婚前的名字叫做瑪莉昂‧穆恩（Marion Moon）。所以或許可以說這樣的開創性就在我的命運之中。

不到55年後的1957年10月，蘇聯達成一件令人讚佩和意想不到的成就，他們發射了第一顆人造衛星到地球軌道。這顆嗶嗶響的史波尼克衛星不只是名留青史而已，美國為此在隔年成立了航太總署，目標是開闢太空疆界。從此人類進入太空時代，太空競賽也即將展開。

1961年，美國航太總署把第一位水星計畫太空人艾倫‧薛帕德（Alan Shepard）送上太空，進行15分鐘的次軌道飛行抵達太空邊緣。不過在此之前，蘇聯宇航員尤里‧加蓋林（Yuri Gagarin）已經繞地球軌道飛行一圈，拿下英勇的勝利。

蘇聯接連兩次的盛大成功，使美國總統約翰‧甘迺迪受到刺激，詢問剛成立的美國太空總署有什麼因應之道，他得到的答案是我們可以把人送到月球去，但至少需要15年。我到很後來才知道，甘迺迪原本是要我們去火星的，航太總署的人聽了各個瞠目結舌。當時署內的官員和高級工程師忙了一個週末進行縝密的計算，告知總統上火星似乎困難了點，我們應該把目標設定在月球，這樣實際得多。

艾倫‧薛帕德進入次軌道的短短三星期之後，1961年5月25日，甘迺迪就大膽宣告，要在1960年代結束之前把一個美國人送上月球！當時美國載人太空船的總飛行時數只有15分鐘，而且還沒有載人軌道飛行的經驗。離開地球軌道所需的火箭和太空船根本還不存在！很多人認為甘迺迪發下的豪語是不可能做到的，我們沒有那樣的技術。

但我們有的是一位有遠見、決心、勇氣和信心的領導者，相信登陸月球是可以實現的夢想，相信我們做得到。甘迺迪公開宣示這個目標和明確的時間表，讓我們無路可退。

彷彿是為了增強他登月的決心似的，甘迺迪後來在萊斯大學體育場強調了未來要面臨哪些挑戰：

我的公民同胞，要是我這麼說，我們應該從38萬公里外的休士頓控制中心，把一架高度超過100公尺火箭送到月球去，長度超過美式足球場大小，以新的合金製造，有些合金現在還沒有發明出來，比任何材料還要耐熱耐壓好幾倍，組裝精度勝過最精密的手錶，上面載了所有需要用來推進、導航、控制、通訊、食物和生存的儀器，進行一項過去從未嘗試過的任務，前往一個未知的天體，然後平安返回地球，以超過每小時4萬公里的速度重新進入大氣層，摩擦時的溫度大約是太陽溫度的一半……這些全都要做到，做得正確，而且要在這個年代結束前完成──那麼我們就一定要非常大膽。

按部就班

阿波羅計畫背後的目標，不只是讓美國人登上月球再安全返航而已。這些目標包括甘迺迪提到的發展出能實現登月任務以及滿足美國其他太空利益的科技；讓美國取得卓越的太空地位；發展人類在月球表面工作和探索的能力，以及在月球上執行科學探索計畫。

要知道，甘迺迪總統原本的目標是送一個人到月球，再把他安全帶回來。所以只要有一個人降落在月球上，從窗戶看出去，跟地球打聲招呼，頂多再布署一架蒐集科學資料的自動裝置，不必實際用腳踏上月球，也算是達成這個目標。不過美國並沒有採用這個選項，而是選擇一個更大的、夥伴系統式的目標，結果就是有兩個太空人踏上月球表面。

從1969年到1972年底，阿波羅登月任務總共成功了六次：阿波羅11、12、14、15、16和17號。1970年4月的阿波羅13號因為途中發生故障而未能登陸月球，但任務指揮官小吉姆‧洛維爾（James A. Lovell, Jr.）、指揮艙駕駛員小約翰‧斯威格特（John L. Swigert, Jr）和登月艙駕駛員小弗烈德‧海斯（Fred W. Haise, Jr.）戲劇性地成功返回地球，這三位組員使全世界注意到太空人的勇氣和決心，與任務管制員的堅忍不拔。

至今全世界只有12個太空人曾經走在月球表面上。我自己和隊友在月球上漫步的時間累加起來十分有限，從阿波羅11號的短短2.5小時，到阿波羅17號總計大約22小時的幾次月面活動。不過這六次登月任務帶回豐富的科學資料，和超過2200件月球樣本，總重量超過380公斤，進行過包括土壤力學、流星體、月震、磁場和太陽風等的月球實驗。

50年後回想阿波羅11號任務時，最重要的就是回顧這些早期的飛行、接下來同事所完成的大大小小進展，以及他們各自的冒險。

悲傷的是，我也還記得1967月1月27日阿波羅1號的不幸災難。這項任務預定是第一次的載人任務，當時他們正在發射臺上進行測試，結果一場火在阿波羅指揮艙內蔓延開來。我們失去了太空人維吉爾‧葛利森（Virgil Grissom）、我的好朋友愛德華‧懷特（Edward White）和羅傑‧查菲（Roger Chaffee），對我、航太總署和美國來說，這一天是非常沉重的打擊。要當太空探索的先行者總是一件危險重重的事，接下來幾年，這樣的事依然一再重演，除了1967年和1971年兩次太空船意外造成4名俄羅斯宇航員喪命之外，美國太空梭計劃也在1986年和2003年損失了14名勇敢的太空人。

阿波羅1號的火災之後，阿波羅7號重新回到登月的正軌，在地球軌道上進行測試，任務指揮官是華特‧舒拉（Walter Schirra, Jr.）、登月艙駕駛員瓦特‧康寧漢（R. Walter Cunningham）和指揮艙駕駛員唐‧艾斯利（Donn F. Eisele）。1968年10月，經過11天的飛行，完成了重要的阿波羅太空船系統測試。

到了阿波羅8號任務，我們總算真正進入月球軌道，這次的組員是指揮官弗蘭克‧博爾曼（Frank Borman）、登月艙駕駛員威廉‧安德斯（William A. Anders）和指揮艙駕駛員詹姆斯‧洛維爾。這是阿波羅任務第一次把人載到月球附近，正式宣告人類登月能力取得重大進展。阿波羅8號任務在1968年12月21日升空，歷時六天，期間繞行月球十圈。離開地球和前往月球的導航和推進系統測試結果都非常成功，可以繼續往下一步進行。

阿波羅9號是登月艙首次的載人飛行，在1969年3月繞地球飛行十天，由任務指揮官詹姆斯‧麥克迪維特（James A. McDivitt）帶領指揮艙駕駛員大衛‧史考特（David R. Scott）和登月艙駕駛員拉塞爾‧施威卡特（Russell L. Schweickart）。這次任務實際操作了各項重要程序，包括完整的會合與對接流程，以及艙外活動的組員作業。所有系統的表現都令人滿意。這是登月艙第一次被當成獨立的太空船來測試，能主動執行會合和對接操作，接下來的阿波羅10號任務就要在月球軌道上進行同樣的操作。

1969年5月，阿波羅10號完成了全部的載人登月流程，只差沒有真正著陸。這是首次完整的阿波羅太空船載人繞月飛行。指揮官湯馬斯‧斯塔福德（Thomas Stafford）、登月艙駕駛員尤金‧塞爾南（Eugene Cernan）和指揮艙駕駛約翰‧楊（John Young）。這次勇敢的任務包括登月艙獨自在月球軌道上飛行八小時，分離後下降到離月球表面16公里，然後回升到110公里高的月球軌道上與指揮艙和服務艙會合與對接。任務的目標全部達成。

未知的未知

1969年7月的阿波羅11號任務應用歷次任務學到的教訓，為人類第一次嘗試降落在另一個天體做好了準備。不過老鷹號要降落在月球的寧靜海（Mare Tranquillitatis）之前，還有很多未知的未知情況。多虧了組員輪替的時機，尼爾‧阿姆斯壯、麥可‧柯林斯和我獲選執行這項歷史性的任務，成為第一次嘗試登陸月球的太空人。

我獲悉自己是首次登月任務的組員之一以後回到家，把我五味雜陳的心情說給老婆聽。說真的，我寧願參與晚一點的任務，因為到時候會有更多有趣的事可以做。但另一方面，我也可以想像回來之後一定會受到全世界的讚揚。我的心情真的很複雜，不過到最後，我的戰鬥機飛行員背景挺身而出，讓我忠誠地宣示接受這項任務。

我沒有辦法拒絕。而且我真的非常幸運，這點毫無疑問。美國航太總署估計我們有六成的機會不用終止任務，會成功降落在月球表面；我們三個人安全返航的機率是95%。我們當然非常樂見這樣的機率！

即使是現在聽來，甘迺迪總統的登月宣言依舊十分動人──「不是因為這件事很容易，而是因為很困難」。他給我們十年的時間，而我們提前做到了。從阿波羅11號任務可以看出一個國家有能力設想出一個目標龐大的願景，把它當作最優先事項，並發展出必要的技術讓它實現。

阿波羅11號的成功，奠定了後續登月任務的基礎：

阿波羅12號：任務指揮官小查爾斯‧康拉德（Charles Conrad, Jr.）、指揮艙駕駛員理查‧高登（Richard F. Gordon）和登月艙駕駛員艾倫‧賓（Alan L. Bean）。1969年11月19日，阿波羅12號登月艙無畏號（Intrepid）精準降落在月球表面的風暴洋（Oceanus Procellarum）。這次的準確著陸意義重大，顯示我們能選擇具有科學重要性的地點來降落，即使是在崎嶇的地形上。

阿波羅14號：任務指揮官艾倫‧薛帕德、指揮艙駕駛員斯圖爾特‧羅薩（Stuart A. Roosa）和登月艙駕駛員艾德加‧米切爾（Edgar D. Mitchell）。阿波羅14號登月艙蠍心號（Antares）在1971年2月5日著陸，這次的任務有幾個目的：探索弗拉‧毛羅高地（Fra Mauro formation）上的預選著陸點、部署並啟動阿波羅月面實驗組、發展月球環境的工作能力和拍攝可能的探索地點。

阿波羅15號：任務指揮官大衛‧史考特、登月艙駕駛員詹姆斯‧艾爾文（James B. Irwin）和指揮艙駕駛員阿爾弗烈德‧沃登（Alfred M. Worden）。阿波羅15號獵鷹號（Falcon）登月艙在1971年7月30日著陸在月球的哈德利－亞平寧區（Hadley-Apennine region）。這是三次「J」任務中的第一次，比起先前的阿波羅任務，J任務探索月球的時間較長、範圍較廣，用來蒐集科學資料的儀器也比較多。這也是第一次配備月球車的任務，可大大增加太空人探索月球的範圍。

阿波羅16號：任務指揮官約翰‧楊、指揮艙駕駛員湯馬斯‧馬丁利二世（Thomas K. Mattingly II）和登月艙駕駛員小查爾斯‧杜克（Charles M. Duke, Jr.）。1972年4月21日，登月艙獵戶座號（Orion）降落在笛卡爾山脈（Descartes Mountains）西側，也是首次成功降落在月球中部高地。任務中再次使用月球車越過月球表面，在將近三天之中收集了11個地點的樣本，包括鑽取一塊2公尺深的岩芯樣本。

阿波羅17號：任務指揮官尤金‧塞爾南、指揮艙駕駛羅納德‧伊文斯（Ronald E. Evans）和登月艙駕駛員哈里森‧施密特（Harrison H. Schmitt）。登月艙挑戰者號（Challenger）在1972年12月11日抵達月球，在澄海（Mare Serenitatis）東緣的陶拉斯－利特羅谷（Taurus-Littrow Valley）著陸時揚起一陣塵埃。這次任務創下了好幾項紀錄，包括歷時最長的月球漫步和月球車行駛時數。阿波羅17號的主要目標是採集高地物質的樣本，這些樣本比雨海撞擊盆地（Imbrium impact）的形成年代還要久遠，以及在這個區域探查年輕爆裂火山作用的可能性。人類第一階段探索月球的任務在阿波羅17號畫下休止符。

前往火星的循環路線

想到人類已經在20世紀的阿波羅任務中登陸月球，加上到了這個年紀，我常不自覺思考要留下什麼給後代，我不希望在後人的記憶中，我只是個曾經在月球上揚起過塵土的人而已。我特別希望能為21世紀人類在火星上建立永久殖民地有所貢獻。

多年來我一直在規畫一套做法，讓人類在2040年以前能在火星上建立永久基地。我和美國各地的大學與經驗豐富的太空機構合作開發出來的探險計畫，稱為「進駐火星的循環路線（Cycling Pathways to Occupy Mars）」，簡稱CPOM。

CPOM是一張前往火星居住的地圖，借重了目前新興的商業太空部門的最佳概念，以及其他已有太空能力的國家、學術機構和非營利組織的能力。我早在1985年就開始計畫這個太空運輸系統，在美國普渡大學，以及我在佛羅里達理工學院成立的巴茲‧艾德林太空研究所的協助下，有一整個團隊在幫助我實現、發展這些我已經投注了超過30年的概念。

即使我們在50年前就已經登陸月球，但我們在探究如何殖民火星時絕不能忽略月球。實際上，在月球上建立基地能夠提供必要的訓練，運用在未來火星基地的建造上。我向來堅決提倡國際太空合作，美國應該協助其他先進國家──如歐洲、俄羅斯、日本和中國──登陸月球並建設基地。簡言之，月球能讓我們前往火星。

以下說明火星循環路線的基本概念。

這項計畫的第一項關鍵要素是比奇洛航天公司（Bigelow Aerospace）的BA330，這是充氣式的生活艙，比國際太空站輕，也比較便宜。BA330生活艙可以幫我們在低軌道建立據點，可以和預定在2020年代開始運作的中國太空站共軌。

下一步是建造循環太空船，這是由一個堅固的核心模組連結兩個BA330組成。多用途人員太空船（如美國的獵戶座號和其他類似的太空船）可以接上循環軌道船上四個艙口中的一個。透過模組化的設計，可以升級接合不同的生活艙。

這種月球循環太空船可利用地球與月球各自的重力場，定期在地球和月球之間運行，每次的運行周期大約是一個月。像獵戶座號這樣的太空載具可以和循環太空船對接或是脫離，像火車離開車站一樣。循環太空船靠近月球時，上面的載具能夠脫離，進入月球軌道或者降落在月球表面。

下一個階段是仰賴低軌道地球循環太空船的設計，兩個堅固的生活艙將取代充氣式的比奇洛BA330，新生活艙可以保護出發進行太空任務的拓荒者。

妥善利用月軌內空間（地球與月球之間的空間）對火星探索將大有幫助。首先，太空船推進燃料可以從月球上的冰取得，在月球上開採燃料可以省去從地球運送燃料到太空的花費，好處是能夠在太空中補充燃料，降低太空旅行的費用。

月軌內空間對測試探查艙和其他新設備非常有幫助，這些經驗最後都能應用在火星探索上。我們可以從月軌內空間上遙控機器人建設國際月球基地。一旦技術成熟，就能以同樣的方式，或許在火衛一上，建設火星的第一個基地。

重複使用的方式

成功建立地球與月球間的循環太空船系統後，可以為地球和火星間更困難的循環太空船系統打下基礎。我的想法是，我們應該在這兩顆行星間用兩艘太空船來回運行，就像行星際計程車的服務，這種太空船是由兩個大型的生活艙組成，提供長途旅客活動空間。

循環太空船的乘員會降落在火衛一上，遠距遙控建設火星基地，並實際操作無人登陸艙，找到安全進入火星大氣、下降、著陸在火星表面的方法。這些都可以在派遣人員正式登陸火星前做到，所以在太空人踏上火星土地前，基地已經準備好，所有的危險都會大大降低。

新一代的火星探測器材將大大提升遙控勘測的廣度和深度。操作人員和火星上的硬體之間只需要一秒、甚至不到一秒就能連線，因此高科技的機器人探測器將能快速穿越探索區域、深入熔岩隧道，甚至進行峭壁垂降。運用虛擬實境、沉浸式技術和人工智慧，不在火星的太空人用搖桿就能即時控制火星上的漫遊車等載具。我試用過「火星步行者」（Marswalker）這種電子虛擬替身，由使用者在虛擬太空中操控，這些虛擬替身可以組成一組野外探索隊，以虛擬的方式漫步在火星上。這樣的技術可以讓我們在太空人真正登陸火星之前，先決定好哪裡適合建立基地，並且用機器人組裝我們在火星上的第一個家。

所以說我們要怎麼達成前往火星、建立聚落的任務？答案就是本著阿波羅任務不屈不撓的精神，所有人共同努力，就能實現這個願景。我們一定能在火星上建立一個永久的、持續成長的基地。

進駐火星

我認為我們的終極目標應該是殖民火星，我感覺那一天會比我們以為的更早到來。美國總統可以藉慶祝人類首次登月50週年的機會說：「我相信美國應該承諾領導國際團隊在20年內進駐火星。」我說的進駐火星，不是像阿波羅任務一樣到那裡插上國旗、留下腳印的方式，而是人員降落火星後，直到下一批人抵達前都不離開，這才是真正的進駐火星。

我們應該以此為目標。我強烈反對以阿波羅登月模式登陸火星，也就是把人送上火星表面宣告登陸成功，讓組員在上面架設實驗儀器，插一面旗子，然後就快快把他們送回地球。對火星採用這種做法太不牢靠，很容易導致中途取消或放棄。

人類前往火星的路一定不好走。最大的難題之一在於如何讓火星殖民地自給自足，這一點需要很早就開始規畫。從地球上運送維生用品過去，費用會高到難以實行，殖民地要存活下去，我們就必須想辦法運用當地的資源，如水、土壤等等，我知道其中有些資源還沒找到。

利用火星上的資源過生活絕不容易，需採行「就地資源運用」（In-Situ Resource Utilization），這個太空用語指的是人類直接在火星上使用天然資源，且不只是能活得下去，還要活得很好。火星上的水和大氣二氧化碳，是我們拓殖火星時最有價值的資源，這兩種基本資源可用來產生推進燃料、維持生命、栽種農作物，和抵擋致命的輻射。

要利用火星資源進行建設，都需要先經過開採、提煉、精製。火星上的殖民地可以做到安全、可負擔和自給自足。要達到自給自足需要一整套的技術為後盾，包括自動機器人、人工智慧、奈米技術、合成生物學和3D列印等尖端技術。例如我們可以從火星上的水和大氣取得碳、氫和氧，用來做成塑膠。火星拓荒者一旦能廣泛使用當地的物質，相信局面就會開始改觀，最終能夠在火星上殖民。

火星可能變成許多新技術的試驗場，這些技術不僅能增進地球本身的獨立性，也能讓火星升級成供應燃料、氧化劑、維生用品、備品、備用載具、居住地和其他產品的來源地，以提升前往低地軌道以外、甚至火星以外的太空旅行的能力。

人類：跨行星物種

我們不能欺騙自己，要在火星上建立一個永續的文明是非常複雜的事，必需把人類社會的每個層面仔細想過一遍，然後針對另一顆行星重新設計。

要在火星上發展出有品質的生活方式，就要有太空運輸、發電和食物供給，以及因應殖民地擴張所需的建材。這肯定需要用到機器人和人類雙方的勞力。我預見火星殖民地會以密切程度前所未見的國際合作方式開始發展，不過我想不久之後火星上的居民就會失去他們的國籍認同，全都變成火星人。

我可以想像在21世紀結束之前，這個紅色行星表面的砂土上就會布滿第一批人類的腳印。未來的冒險將具有歷史性的意義，在火星上創造了永續的存在狀態之後，人類就成了跨行星物種。要迎接阿波羅登月50周年紀念，還有什麼比重新點燃我們對太空的熱情，建立地球、月球及火星之間的聯繫更好的方式？

人類必須探索、拓展現有的極限，就像我們在1969年所做的那樣。阿波羅任務的故事是人類把潛力發揮到極致的故事，我們從一個夢想開始，完成不可能的事。我相信我們可以再一次完成不可能，但我們必須捲起袖子放手一搏。

毫無疑問，火星是個充滿驚奇的世界，探索和殖民火星肯定能讓我們學到很多事情──不僅是關於這顆紅色星球，還有關於我們自己的事。

你有多常聽到「讓我們瞄準月球」這句話？這件事我做過一次了，現在我要瞄準火星。不過我在展望未來時，月球依舊在我的旅行計畫中。我要瞄準月球，讓它引導我前往火星，現在是世界再次放手一搏的時候了。

【推薦序】

巴茲・艾德林

BUZZ ALDRIN

你現在拿在手上的，是整個宇宙──這本前所未見的圖文書收錄了全宇宙的知識，透過驚人的影像、地圖和令人心智大開的文字，在每一頁的編排中展現出力量。書中呈現出偉大的時空旅程，和尋訪新疆界時得到的訊息，代表了人類對知識永不止息的追求，以及對宇宙的體認。

這本書見證了我們知道的事，也承認了我們的無知。看看我們現在有多少探索太空的設備，從地面望遠鏡、太空望遠鏡，到穿過太陽系往外圍飛去的探測器，美國原住民曾說觀測星空的天文學家是「有千里眼的人」，而這些設備讓這個說法更加名...

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