該如何達成登陸火星這樣偉大又遙遠的夢想？科學家設計出了充滿彈性的任務，將可逐步把太空人送上小行星和火星。
重點提要
■美國的太空政策正歷經重大改變。NASA已將太空梭除役，也放棄了原本要取代太空梭的星座計畫，並將軌道升空工作發包給民間公司。如此一來，NASA應該能回歸它最擅長的工作，也就是探索以往沒有人去過的地方。但要怎麼做呢？
■作者認為，工程師得隨時做好準備，以因應難以預料的政治風向。工程師必須設計出有彈性的任務選項，以隨著狀況變化而調整步調。
■以離子推進器推動的外層太空載具，可將越來越複雜的探索任務送往月球軌道、近地小行星，最後登上火星。
2009年10月，一小群機器人太空探索迷決定跨出自己熟悉的領域，開始構思其他將人類送上太空的方式。奧古斯丁委員會（美國總統歐巴馬於當年下令成立的特級委員會，任務是檢討太空梭與後續計畫）在報告中指出「美國載人太空飛行計畫的發展方向似乎並不具永續性」後，我們便著手這項行動。我們先前參與過令人興奮的機器人探索計畫，將人類的觸角由水星延伸到太陽系邊緣，接著便開始好奇，我們是否能找出技術方案，解決美國航太總署（NASA）的政治和預算挑戰。
我們想到的點子相當多。例如以離子引擎推進火箭，將零件送上月球基地；將能量傳輸給火衛一上的機器探測車；為國際太空站（ISS）加裝高能量霍爾效應推進器，將它送入火星軌道；在行星際軌道上預先佈放化學火箭推進器，讓太空人在航行途中使用；使用《2001：太空漫遊》中的探測囊來取代太空衣；不將太空人送上小行星，而是將非常小的小行星推到太空站給太空人……。我們仔細估算後發現，電力推進（包括離子推動或相關技術）可大幅降低小行星及火星載人任務所需的升空質量。
感覺上好像回到1960年代的NASA，不過少了飄在空氣中的二手菸。我們討論能做哪些事，並剔除做不到的事。完成初步分析後，我們綜合了這些想法和計算，為NASA噴射推進實驗室的同事辦了一次午餐講座。接下來的整個春天和夏天，我們跟幾位對此感興趣的工程師和科學家碰面，他們也提供了改良意見。我們聽說了NASA內外的人士當時正在進行的實驗，包括高能量電力推進器的測試，以及輕型高效能太陽能陣列設計等。我們的討論越來越多，而且進一步在NASA和航太業界激發出許多創意。
現在我們將最具發展性的提議和已通過考驗的方法結合起來，擬定出一項計畫，希望最快可於2024年將太空人送上近地小行星2008 EV5，當做進一步登陸火星的準備工作。這種方式在設計上不僅符合NASA的預算，同時將整個作業分成一連串逐步漸進的短程目標，讓NASA能依據經費狀況加快或減緩進度。總而言之，我們的目標是把機器人科學探索計畫的心得，用在載人探索任務上。
許多小步結合成一大步
奧古斯丁委員會的報告掀起一場大規模的政治角力，最後演變成要把運送太空人前往地球軌道的任務，交給民間企業執行（請參見2011年1月號〈太空事業民營化〉）。NASA現在可更專注於發展具改革性的技術，以及推動人類探索新的疆域。不過，少了阿波羅登陸月球光輝歲月的政治支持與資源之後，NASA該怎麼走下去？
機器人探索任務是循序漸進的：先開發一套技術，然後逐步達成越來越龐大的任務。此外，機器人探索計畫依循的並非「不成功就失敗」的單一目標運作模式，而是藉由新穎的技術組合來達成多項目標。當然，機器人計畫也會有錯誤和成效不足之處，畢竟世界上沒有完美的事物，然而至少在政治風向改變或科技創新步調減緩時，其發展不至於停頓。載人計畫也可用這種策略，它不需要像阿波羅計畫那樣跨出「人類的一大步」，只要連續踏出許多小步，逐步累積出成果即可。
對某些人而言，採用機器人探索的實際理由，或許是根本沒辦法再送太空人過去。如果NASA的目標只是科學發現，機器探測船當然花費較少、風險也較低。不過NASA背負的使命其實不只是科學，科學只是人類探索衝動中的一個面向。太空探索極富吸引力，是因為一般人渴望能親身體驗太空。機器探測船不過是太陽系探索行動的第一波，美國政府出資的載人任務是第二波，而第三波則是一般民眾前往太空探險及尋寶。NASA以往投資開發的技術，帶動了今日的商業化太空競賽，還有發射至太空站的太空艙，以及飛過莫哈未沙漠的太空飛機（請參見2004年5月號〈精打細算上太空〉），現在可以開發進一步深入太空所需的科技了。
首要目標：彈性
我們建議的發展方針有三個基本原則。第一個原則是奧古斯丁委員會所提倡的「彈性路線」，美國總統歐巴馬和國會已經接受了。這個策略揚棄以往堅持先由地球到月球、再前往火星的固定路線，而是提出許多個可能目的地以供選擇。我們會從較近的目標開始，例如拉格朗日點（物體在該點所受的重力合力為零）或近地小行星。
彈性路線必須搭配新的載具技術，尤其是電力推進技術。我們建議使用霍爾效應推進器（一種離子推進器），並以太陽能板供應電力。前往「灶神」小行星的「曙光號」就是用類似的推進系統，這艘太空船也將於2015年前往「穀神」矮行星（請參見2009年4月號〈電漿火箭發射！〉）。傳統化學火箭所產生的噴射氣體推力雖然強大，但為時短暫，而電力推進器產生的則是和緩而穩定的粒子流，可提高推進器的效率，減少燃料消耗量（可以想成太空中的油電混合車）。由於提高效率的代價是降低推力，所以某些任務可能會更花時間。
【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2012年第120期2月號】
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