# 達瓦·紐曼：太空探索、宇航服與火星生活

> 以前 NASA 副局長的視角，講新型宇航服與生命保障系統設計，以及人類在火星生存的工程挑戰。

- 原標題：Dava Newman: Space Exploration, Space Suits, and Life on Mars
- 期數：特別節目
- 釋出日期：2019-11-22
- 嘉賓 / 主題：達瓦·紐曼
- 網頁版：https://lex.qiaomu.ai/tw/ep/dava-newman/
- 官方頁面：https://lexfridman.com/dava-newman/
- 精讀字數：約 6353 字（閱讀約 14 分鐘）

> 本文為 lex.qiaomu.ai 基於原始訪談的 AI 改寫中文精讀，非官方翻譯；引用請註明出處並連結網頁版。

1519 年 9 月，五艘船從西班牙桑盧卡爾港出發，兩百六十多名船員擠在船上。1522 年 9 月，一艘漏水的船回到同一片海域，十八個人走下來。麥哲倫本人在菲律賓捲入衝突死掉了，沒走完全程。

人類第一次環球航行，船員死亡率超過九成。

達瓦·紐曼（Dava Newman）喜歡從這個故事講起。她是 MIT 的阿波羅計劃教授，當過 NASA 副局長，在四次太空飛行任務裡做過首席研究員。她自己也坐帆船繞過地球一圈。Lex Fridman 問她，那批船員出發時心裡是恐懼還是興奮，她的回答是：

> “在所有探索裡，真正的主角是挑戰和未知。我想他們更多的是驚奇。”（達瓦·紐曼）

她接著把話頭轉向了人。船上的團隊動力學、領導力、怎麼讓一群人把注意力鎖在任務上，這些和五百多年後飛火星是同一道題。在她看來，去火星的挑戰清單裡，技術佔一項，**心理和社會因素排進前三**。任何長期隔離封閉的環境裡，人都是最大的變數。

這場對話只有四十分鐘。她開場就說：“我說話快，你挑最好的問題，我們趕緊幹完。”工程師作風。

## 一個五歲孩子看到的阿波羅

紐曼在蒙大拿州長大，州府海倫娜，落基山脈就在後院。她說自己最早的探索記憶就是爬山、鑽洞、在林子裡亂跑，一直在自然裡。

她把探索的定義放得很寬。任何走出熟悉區域的動作都算，去沒去過的林子算，去月球也算。

1969 年阿波羅 11 號登月時她五歲。她記得很清楚，記得那三個人：阿姆斯特朗、奧爾德林，還有留在軌道上的邁克爾·科林斯。她說自己當時多半叫不出名字，但那個畫面留住了。三個男人在做一件看起來根本不可能的事，十年前不可能，一年前都不可能。

> “阿波羅計劃教會我做夢。任何一個看起來不可能的任務，只要足夠專注就可能實現。”（達瓦·紐曼）

她補了兩個字：還需要一點運氣，以及大量的領導力。十幾年後，一個在落基山腳下長大的孩子成了 NASA 副局長，這條線索某種程度上就埋在 1969 年那個晚上。

## 火星的過去時和現在時

紐曼的研究起點之一是尋找地外生命，她管這叫“任務世界”（mission worlds）。她給出的時間表是：**未來十年，大機率能拿到火星存在過生命的證據**。

注意她說的是“存在過”。當下的火星生命，她留了個開放的口氣，但把賭注押在 35 億年前那一段。理由很直接：那時候火星有電磁盾，有大氣層，重力是地球的 0.38 倍。光是重力這一項就夠讓人羨慕，她說在火星上人人都能扣籃。

現在火星剩下的東西也夠有說服力。有機物找到了，水找到了，南北極冰蓋之外還發現了季節性液態水。生命的原料齊了。問題在於**火星表面全被輻射泡過**，任何可能的生命跡象都得往下挖，往土壤深處鑽。

除了火星，她更興奮的是那些海洋衛星。木衛二、土衛二這一類天體，冰殼底下是液態海洋。尋找生命的策略被她總結成四個字：跟著水走。地球上所有已知生命都是碳基的，都離不開水，這是唯一有把握的篩選條件。至於不依賴水的生命形態，她在邏輯上承認可能存在，也承認沒法搜，因為不知道要找什麼。

她順手把尺度拉遠了一層：開普勒望遠鏡已經確認了六千顆系外行星，其中幾十顆是岩石行星，落在宜居帶裡，不遠不近，溫度剛好。科學上確認它們宜居，工程上完全夠不著。最近的十光年，遠的到一百光年。這個距離意味著我們能看見，能分析大氣成分，這輩子也到不了。

> “我沒法相信我們是唯一的。生命在宇宙裡應該普遍存在，大機率也包括智慧生命。”（達瓦·紐曼）

那怎麼去？她先劃了條紅線：光速是硬限制，沒有曲速引擎。要去火星，把八個月壓到三四個月，時間砍掉一半，對船員的健康和安全就是巨大的收益。這需要推進技術的推力，需要新的物理，也許量子理論裡還藏著什麼東西。在那之前，每一次飛行還是得老老實實服從軌道力學。物理不能違背，這是她的原話。

## 月球不是終點，是靶場

談到阿爾忒彌斯計劃（Artemis），紐曼的態度是明確支援，同時帶著警告。

人類在低地球軌道待了四十年，高度四百公里，差不多波士頓到紐約的距離。她說該回深空了，月球是第一站。她加了一句：

> “我希望我們不要在月球上卡五十年。我真的想上月球，用未來十年時間，先機器人著陸器，再上人。”（達瓦·紐曼）

為什麼是月球。三天路程，人的心理扛得住。同時它是一個極好的技術驗證場：居住艙、生保系統、宇航服，這些東西在地球上永遠測不出真實問題，在月球上可以一級一級把風險降下來（她用的詞是 buy down），等真去火星時，技術已經成熟。

具體落點在月球南極。那裡有兩類地形挨在一起：沙克爾頓隕石坑附近的永久陰影區，溫度極低，水冰被封在裡頭；旁邊又有幾乎永久被太陽照到的區域，能源不愁。**有水就能做燃料、做生命支援**，這是選址的第一性原理。

再往下推是原位資源利用（ISRU）。飛船不可能把建基地需要的全部質量從地球帶過去，所以必須學會靠山吃山：用月壤做 3D 列印建材，用冰電解出氫和氧。她順帶提了一個容易被忽略的約束：月球的一天是 28 個地球日，白天 14 天，黑夜 14 天。這個節律決定了人不會在月面長住，更像是幾周或一個月的輪換任務。去月球看地球升起，那是宇宙裡最壯觀的景象之一，但多數人還是會想回家。

關於“人”這個詞，她特意做了區分。她說未來去月球的探險者裡，會有大量非政府宇航員。她當 NASA 副局長時推動改過一條法律，把宇航員的認定範圍擴大到不只在政府機構工作的人，因為私營部門起來了，只要飛到一百公里以上，就該叫宇航員。一大批普通公民會變成宇航員，這件事正在發生。

## 三個重型火箭同時出現

阿波羅之後，美國有五十年沒有重型運載能力。紐曼說她現在作為“阿波羅計劃教授”，名下的發射能力是零。這個局面很快會變：NASA 的 SLS、SpaceX 的重型火箭、藍色起源的重型火箭，三條線同時在跑。

她對 SpaceX 的看法值得一提。她說 NASA 給 SpaceX 的錢，本質上是政府在賭一家跑得快的公司，這是應該的。這裡面有個樸素的分工邏輯：

> “政府機構，不管是 NASA 還是歐空局，時間長了都會變得官僚、避險、動作慢。產業界必須往前推。最好的狀態是兩邊結合。”（達瓦·紐曼）

載人航天的安全性和質量保證不能打折，人命關天的事，NASA 那套流程是幾十年教訓換來的。如果只有這套流程，成本降不下來，頻率上不去。私營公司願意承擔更大的風險，也願意用更快的節奏試錯。她當副局長時幹過一件小事：在 NASA 內部設了一個**“聰明地失敗”獎**，獎勵那些從失敗裡學到東西的團隊。這個做法想撬動的，是“不許失敗”那層文化。

成本這一項，她給了個具體數字：回收火箭一級，能省下大約 70% 的費用。她提到太空梭，說從航空工程師的角度看，那仍然是人類設計過最優雅的航天器，可複用這件事它做對了，只是不夠便宜。現在的回收是另一條路，火箭一級反推回來精準落地，她每次看都像看體操比賽，說那一瞬間像魔法，永遠看不膩。

她坐在那裡講這件事的語氣很有意思，是真的高興。一個管過 NASA 預算的人，看見發射成本被商業公司硬生生壓下來，那種高興藏不住。

## 便宜到人人能放衛星

紐曼特別講了立方星（CubeSat）。她用手比了個大小：1U 就是雙手一捧，再大一點大概鞋盒尺寸。模組化設計，1U 不夠就拼 3U、6U，加錢載入荷。

這個不起眼的東西改變了太空的准入門檻。她舉了 Planet 這家公司，一堆立方星在天上排著隊拍地球，二十四小時覆蓋全球一遍。氣候變化監測、地表變化追蹤，過去要靠幾億美元一顆的大衛星，現在靠一群便宜的模組化小東西。通訊領域同理，原本是天價衛星提供的服務，正在被大量小衛星攤薄。我們手機上的電話和 GPS，背後那套基礎設施正在被重新造一遍。

> “現在任何國家、世界上任何地方都能放一顆立方星。這是太空的民主化。”（達瓦·紐曼）

她還提到自己早年在 MIT 帶學生做衛星專案，從概念、設計到實現走一遍完整流程。當年那只是教學專案，現在學生的作品能真飛上去，而且裝的儀器水平不低。她說這件事的時候，用的是“革命性”這個詞。

## 一件 140 公斤的衣服

話題轉到她的老本行。紐曼給宇航服下了個定義：

> “宇航服是世界上最小的航天器。”（達瓦·紐曼）

工程上這話字面成立。氧氣供應、二氧化碳清除、壓力維持、溫控、溼度控制、通訊、部分輻射防護，一整套生保系統全塞進一個人形外殼裡。工程上堪稱奇蹟，代價是重量：**現役宇航服大約 140 公斤**，而且是氣體加壓的，充氣之後人像根香腸，彎個腰都費勁。阿波羅時代的宇航員在月面上蹦跳著走，膝蓋彎不下去，只能蹦。

要去月球和火星，需要的是行星表面作業服，核心指標只有一個：機動性。

她的思路是把設計正規化倒過來。過去的做法是把人塞進一個縮小的飛船裡，一圈圈包裹。她的做法是先研究人怎麼動：測量、建模、分析運動軌跡，然後問一個問題，能不能從皮膚往外長出一件宇航服？

答案是機械反壓（mechanical counterpressure）。不用氣體撐起一個人形氣球，用材料直接對皮膚施加壓力。人體在太空裡其實只需要**三分之一大氣壓**，大約 30 千帕，也就是 4.3 psi。在地球海平面我們活在一個大氣壓裡，其中大部分是氮氣，真正維持生理需求的那部分壓力遠比想象中低。只要這個壓力均勻、持續地壓在全身，人就能正常活著。

技術難點全在“均勻”兩個字。壓力不勻，區域性就會出現淤血、壓迫傷。所以她的專利落在圖案設計上：材料怎麼織、接縫怎麼走、不同身體部位需要多高的壓力、怎麼在關節處既保證密封又不妨礙彎曲。都是細活。

好處也很直接。她給出的量級是**質量可以降一個數量級**，從 140 公斤掉到十幾公斤，同時機動性大幅提升。她描述的目標畫面是：穿上它，你得像奧運選手，像一個極限探險者，每一分體力都用在探索上，而不是用來對抗自己的衣服。

這套東西目前還在研發階段，沒有飛行系統，但技術路徑走通得過。她用了一個詞的差別：可行（feasible），談不上可飛（flight-ready）。工程上這兩個詞差著好幾年。

## 頭盔是個資訊終端

Lex 問了個半開玩笑的問題：既然身體都緊縮了，腦袋是不是也包一層，像藍人組合那樣？

紐曼說不行，頭盔還是得氣體加壓，而且包住腦袋沒有任何好處。頭盔的角色可以徹底變掉：它變成資訊門戶。增強現實疊上去，地圖、地形、導航全在視野裡。相機看清月壤的紋理，光譜儀順手分析這塊石頭是什麼成分，有沒有水的痕跡。她說理想狀態下，頭盔裡甚至能嵌一點實驗室能力。宇航員在月面上不用一直問地面“這塊東西要不要採”，自己就能判斷。

她還講了設計團隊構成。除了工程學生，還有設計學生、建築師、工業設計師，以及運動表現領域的專家。顏色、材質、美學，都是正經議題。她的伴侶來自建築和工業設計背景，兩人在這個專案上是合作者。一件穿在人身上的東西，只靠工程師做出來，通常不好用。

宇航服是要被人穿在身上的，穿它的人要在極端環境裡連續工作幾個小時，注意力、舒適度、視野、動作自由度，任何一項出問題都會折算成任務風險。它更接近一件高效能運動裝備。

## 20 分鐘延遲意味著沒有地面指揮

Lex 丟擲了 HAL 9000 的問題。《2001 太空漫遊》裡那個 AI 把任務優先順序放在船員生命之上，殺了人。他問：HAL 做對了嗎？

紐曼沒有直接評判，她把問題拉回到工程現實：去火星，通訊延遲二十分鐘。地面不可能實時指揮，所以**人和系統都必須是完全自主的**。這是整個任務設計裡最硬的一條約束。

月球恰好是最好的測試場：三秒延遲，夠短可以兜底，夠長能暴露自主系統的問題。她的規劃是先在月球把自主探索跑通，再去火星。

她順手把麥哲倫又拉回來了一次。那批船員離港之後就是完全自主的，沒有總部可以請示，遇到問題只能自己判斷。五百年過去，人類的深空探索在這一點上反而回到了原點。船離港那一刻，你就是自己的任務控制中心。

至於 AI 現在最該幹什麼，她的答案不在地球之外。NASA 手裡握著以 PB 計的地球觀測資料，氣候系統、海洋、陸地、大氣，全在裡面。超級計算機算得動，AI 能做的是把這些資料變成人能看懂、能決策的東西。她用的詞是“策展”：把資料整理好、視覺化、送到需要它的人手裡。

> “技術問題解決之後，剩下的就是行為問題。我們必須改變人的行為，這個十年很緊迫。”（達瓦·紐曼）

她說這話時的順序值得琢磨：先有資料，再有分析，再有視覺化，最後才輪到行為改變。前面三步都是工程問題，最後一步不是。她講得很清楚，真正卡住的地方在最後一步。

## 地球不需要我們

Lex 問了一個暗色調的問題：如果人類未來一兩百年不成為跨行星物種，還能活下去嗎？

她的回答很乾脆：能。她還補了一句更乾脆的：

> “我不認為火星是 Plan B。地球不需要我們，是我們需要地球。”（達瓦·紐曼）

地球在人類出現之前存在了很久，在人類消失之後還會存在很久。所謂拯救地球，本質是拯救適合人類居住的那層薄薄的環境。她在公開演講裡常用哈勃的那張深空照片開場，講到最後總會落到“暗淡藍點”上：我們腳下這顆行星，是目前已知最好的那一顆，沒有備選。

這個立場在航天圈裡不算主流。很多人把火星殖民當成文明備份，當成對沖地球風險的手段。她的看法不一樣，火星是探索的前沿，是科學的金礦，是全人類共同的下一個目標，它不構成地球的退路。這個區分很重要，因為它決定了資源該往哪兒投。

她把話說得很輕，但落點很重：我們都是地球號飛船上的宇航員，這是所有人的任務。這個說法在航天圈子裡被用濫了，可從一位真正設計過宇航服、真正在 NASA 管過預算的人嘴裡說出來，分量不太一樣。

## 時間表

她給的時間線是這樣的：2020 年代重返月球，先是機器人著陸器，再上人；2030 年代前期在月球上積累技術和經驗；2030 年代中後期把人送上火星。第一批踏上火星的會是國際團隊，規模不大，幾個人。

她描繪的更長遠的圖景是這樣的：低地球軌道上會有成千上萬人，甚至更多，那裡會有工業、有製造、有旅遊，變成一個真正的地方。月球上會有人常駐或輪換，那裡風景好，想回地球也只需要三天。火星上會有人，作為一個物種，人類會成為跨行星的。再往外的木星、土星，人的身體大概去不了，那些地方交給探測器，我們靠腦子去，靠那些傳回來的影象和資料去走完這段旅程。

她自己不在名單上。她說自己的工作是讓下一代人上火星，那是她學生那一代的事。月球倒是可以試試，畢竟三天路程，任務雖然極限，但可做。她說這話的時候語氣很輕鬆，像是真的在考慮要不要報名。

回頭看，這場對話只有四十分鐘，資訊密度高得驚人。一個在落基山脈腳下長大的孩子，因為五歲時看到電視裡有人在月球上跳，後來去 MIT 做了教授，去 NASA 管了整個機構的科研，又回到實驗室裡研究怎麼讓一件衣服更貼身。這條線索串起來，某種程度上就是過去五十年人類航天史的縮影。

她反覆強調的東西並不全是技術。是團隊、是領導力、是心理、是人怎麼在極端環境裡保持清醒和協作。麥哲倫的船員死於壞血病、飢餓和衝突，航海技術本身沒出大問題。五百年後去火星，最難的那部分大概仍然在人身上。

## 可以做點什麼

如果這篇對話讓你對這攤事有了興趣，有幾件事是真的可以動手的。

- 去翻一遍阿爾忒彌斯計劃的公開資料，尤其是月球南極的選址報告。理解一個隕石坑邊緣的水冰怎麼決定了幾十億美元的預算走向，比看十條新聞更有用。
- 找 Planet 的公開影像庫看看。同一片街區、同一個港口、同一片冰川，幾年之間的變化擺在一起，你會明白為什麼紐曼說 AI 眼下最該用在地球上。
- 如果你做軟體，去看一眼 CubeSat 的模組化設計規範。1U 的空間裡要塞進電源、通訊、姿態控制和載荷，這種約束下的設計思路，會反過來改變你做產品的習慣。
- 如果你是工程師或設計師，去讀讀機械反壓那幾篇論文，重點看壓力分佈的圖案設計。它示範了一件事：把使用者的身體當作設計起點，而不是把人塞進已有的結構裡。
- 下次聽到“太空探索有什麼用”這個問題，別急著談技術溢位。可以講講那個二十分鐘通訊延遲的約束，它逼出來的自主系統，最後會回到地面上。
- 最後，把紐曼那句話抄下來貼在桌上：地球不需要我們，我們需要地球。說這話的人管過 NASA 的預算，那筆賬她算過。