# 达瓦·纽曼：太空探索、宇航服与火星生活 > 以前 NASA 副局长的视角，讲新型宇航服与生命保障系统设计，以及人类在火星生存的工程挑战。 - 原标题：Dava Newman: Space Exploration, Space Suits, and Life on Mars - 期数：特别节目 - 发布日期：2019-11-22 - 嘉宾 / 主题：达瓦·纽曼 - 网页版：https://lexfridman-cn.pages.dev/ep/dava-newman/ - 官方页面：https://lexfridman.com/dava-newman/ - 精读字数：约 6353 字（阅读约 14 分钟） > 本文为 lex.qiaomu.ai 基于原始访谈的 AI 改写中文精读，非官方翻译；引用请注明出处并链接网页版。 1519 年 9 月，五艘船从西班牙桑卢卡尔港出发，两百六十多名船员挤在船上。1522 年 9 月，一艘漏水的船回到同一片海域，十八个人走下来。麦哲伦本人在菲律宾卷入冲突死掉了，没走完全程。 人类第一次环球航行，船员死亡率超过九成。 达瓦·纽曼（Dava Newman）喜欢从这个故事讲起。她是 MIT 的阿波罗计划教授，当过 NASA 副局长，在四次太空飞行任务里做过首席研究员。她自己也坐帆船绕过地球一圈。Lex Fridman 问她，那批船员出发时心里是恐惧还是兴奋，她的回答是： > “在所有探索里，真正的主角是挑战和未知。我想他们更多的是惊奇。”（达瓦·纽曼） 她接着把话头转向了人。船上的团队动力学、领导力、怎么让一群人把注意力锁在任务上，这些和五百多年后飞火星是同一道题。在她看来，去火星的挑战清单里，技术占一项，**心理和社会因素排进前三**。任何长期隔离封闭的环境里，人都是最大的变量。 这场对话只有四十分钟。她开场就说：“我说话快，你挑最好的问题，我们赶紧干完。”工程师作风。 ## 一个五岁孩子看到的阿波罗 纽曼在蒙大拿州长大，州府海伦娜，落基山脉就在后院。她说自己最早的探索记忆就是爬山、钻洞、在林子里乱跑，一直在自然里。 她把探索的定义放得很宽。任何走出熟悉区域的动作都算，去没去过的林子算，去月球也算。 1969 年阿波罗 11 号登月时她五岁。她记得很清楚，记得那三个人：阿姆斯特朗、奥尔德林，还有留在轨道上的迈克尔·科林斯。她说自己当时多半叫不出名字，但那个画面留住了。三个男人在做一件看起来根本不可能的事，十年前不可能，一年前都不可能。 > “阿波罗计划教会我做梦。任何一个看起来不可能的任务，只要足够专注就可能实现。”（达瓦·纽曼） 她补了两个字：还需要一点运气，以及大量的领导力。十几年后，一个在落基山脚下长大的孩子成了 NASA 副局长，这条线索某种程度上就埋在 1969 年那个晚上。 ## 火星的过去时和现在时 纽曼的研究起点之一是寻找地外生命，她管这叫“任务世界”（mission worlds）。她给出的时间表是：**未来十年，大概率能拿到火星存在过生命的证据**。 注意她说的是“存在过”。当下的火星生命，她留了个开放的口气，但把赌注押在 35 亿年前那一段。理由很直接：那时候火星有电磁盾，有大气层，重力是地球的 0.38 倍。光是重力这一项就够让人羡慕，她说在火星上人人都能扣篮。 现在火星剩下的东西也够有说服力。有机物找到了，水找到了，南北极冰盖之外还发现了季节性液态水。生命的原料齐了。问题在于**火星表面全被辐射泡过**，任何可能的生命迹象都得往下挖，往土壤深处钻。 除了火星，她更兴奋的是那些海洋卫星。木卫二、土卫二这一类天体，冰壳底下是液态海洋。寻找生命的策略被她总结成四个字：跟着水走。地球上所有已知生命都是碳基的，都离不开水，这是唯一有把握的筛选条件。至于不依赖水的生命形态，她在逻辑上承认可能存在，也承认没法搜，因为不知道要找什么。 她顺手把尺度拉远了一层：开普勒望远镜已经确认了六千颗系外行星，其中几十颗是岩石行星，落在宜居带里，不远不近，温度刚好。科学上确认它们宜居，工程上完全够不着。最近的十光年，远的到一百光年。这个距离意味着我们能看见，能分析大气成分，这辈子也到不了。 > “我没法相信我们是唯一的。生命在宇宙里应该普遍存在，大概率也包括智慧生命。”（达瓦·纽曼） 那怎么去？她先划了条红线：光速是硬限制，没有曲速引擎。要去火星，把八个月压到三四个月，时间砍掉一半，对船员的健康和安全就是巨大的收益。这需要推进技术的推力，需要新的物理，也许量子理论里还藏着什么东西。在那之前，每一次飞行还是得老老实实服从轨道力学。物理不能违背，这是她的原话。 ## 月球不是终点，是靶场 谈到阿尔忒弥斯计划（Artemis），纽曼的态度是明确支持，同时带着警告。 人类在低地球轨道待了四十年，高度四百公里，差不多波士顿到纽约的距离。她说该回深空了，月球是第一站。她加了一句： > “我希望我们不要在月球上卡五十年。我真的想上月球，用未来十年时间，先机器人着陆器，再上人。”（达瓦·纽曼） 为什么是月球。三天路程，人的心理扛得住。同时它是一个极好的技术验证场：居住舱、生保系统、宇航服，这些东西在地球上永远测不出真实问题，在月球上可以一级一级把风险降下来（她用的词是 buy down），等真去火星时，技术已经成熟。 具体落点在月球南极。那里有两类地形挨在一起：沙克尔顿陨石坑附近的永久阴影区，温度极低，水冰被封在里头；旁边又有几乎永久被太阳照到的区域，能源不愁。**有水就能做燃料、做生命支持**，这是选址的第一性原理。 再往下推是原位资源利用（ISRU）。飞船不可能把建基地需要的全部质量从地球带过去，所以必须学会靠山吃山：用月壤做 3D 打印建材，用冰电解出氢和氧。她顺带提了一个容易被忽略的约束：月球的一天是 28 个地球日，白天 14 天，黑夜 14 天。这个节律决定了人不会在月面长住，更像是几周或一个月的轮换任务。去月球看地球升起，那是宇宙里最壮观的景象之一，但多数人还是会想回家。 关于“人”这个词，她特意做了区分。她说未来去月球的探险者里，会有大量非政府宇航员。她当 NASA 副局长时推动改过一条法律，把宇航员的认定范围扩大到不只在政府机构工作的人，因为私营部门起来了，只要飞到一百公里以上，就该叫宇航员。一大批普通公民会变成宇航员，这件事正在发生。 ## 三个重型火箭同时出现 阿波罗之后，美国有五十年没有重型运载能力。纽曼说她现在作为“阿波罗计划教授”，名下的发射能力是零。这个局面很快会变：NASA 的 SLS、SpaceX 的重型火箭、蓝色起源的重型火箭，三条线同时在跑。 她对 SpaceX 的看法值得一提。她说 NASA 给 SpaceX 的钱，本质上是政府在赌一家跑得快的公司，这是应该的。这里面有个朴素的分工逻辑： > “政府机构，不管是 NASA 还是欧空局，时间长了都会变得官僚、避险、动作慢。产业界必须往前推。最好的状态是两边结合。”（达瓦·纽曼） 载人航天的安全性和质量保证不能打折，人命关天的事，NASA 那套流程是几十年教训换来的。如果只有这套流程，成本降不下来，频率上不去。私营公司愿意承担更大的风险，也愿意用更快的节奏试错。她当副局长时干过一件小事：在 NASA 内部设了一个**“聪明地失败”奖**，奖励那些从失败里学到东西的团队。这个做法想撬动的，是“不许失败”那层文化。 成本这一项，她给了个具体数字：回收火箭一级，能省下大约 70% 的费用。她提到航天飞机，说从航空工程师的角度看，那仍然是人类设计过最优雅的航天器，可复用这件事它做对了，只是不够便宜。现在的回收是另一条路，火箭一级反推回来精准落地，她每次看都像看体操比赛，说那一瞬间像魔法，永远看不腻。 她坐在那里讲这件事的语气很有意思，是真的高兴。一个管过 NASA 预算的人，看见发射成本被商业公司硬生生压下来，那种高兴藏不住。 ## 便宜到人人能放卫星 纽曼特别讲了立方星（CubeSat）。她用手比了个大小：1U 就是双手一捧，再大一点大概鞋盒尺寸。模块化设计，1U 不够就拼 3U、6U，加钱加载荷。 这个不起眼的东西改变了太空的准入门槛。她举了 Planet 这家公司，一堆立方星在天上排着队拍地球，二十四小时覆盖全球一遍。气候变化监测、地表变化追踪，过去要靠几亿美元一颗的大卫星，现在靠一群便宜的模块化小东西。通信领域同理，原本是天价卫星提供的服务，正在被大量小卫星摊薄。我们手机上的电话和 GPS，背后那套基础设施正在被重新造一遍。 > “现在任何国家、世界上任何地方都能放一颗立方星。这是太空的民主化。”（达瓦·纽曼） 她还提到自己早年在 MIT 带学生做卫星项目，从概念、设计到实现走一遍完整流程。当年那只是教学项目，现在学生的作品能真飞上去，而且装的仪器水平不低。她说这件事的时候，用的是“革命性”这个词。 ## 一件 140 公斤的衣服 话题转到她的老本行。纽曼给宇航服下了个定义： > “宇航服是世界上最小的航天器。”（达瓦·纽曼） 工程上这话字面成立。氧气供应、二氧化碳清除、压力维持、温控、湿度控制、通信、部分辐射防护，一整套生保系统全塞进一个人形外壳里。工程上堪称奇迹，代价是重量：**现役宇航服大约 140 公斤**，而且是气体加压的，充气之后人像根香肠，弯个腰都费劲。阿波罗时代的宇航员在月面上蹦跳着走，膝盖弯不下去，只能蹦。 要去月球和火星，需要的是行星表面作业服，核心指标只有一个：机动性。 她的思路是把设计范式倒过来。过去的做法是把人塞进一个缩小的飞船里，一圈圈包裹。她的做法是先研究人怎么动：测量、建模、分析运动轨迹，然后问一个问题，能不能从皮肤往外长出一件宇航服？ 答案是机械反压（mechanical counterpressure）。不用气体撑起一个人形气球，用材料直接对皮肤施加压力。人体在太空里其实只需要**三分之一大气压**，大约 30 千帕，也就是 4.3 psi。在地球海平面我们活在一个大气压里，其中大部分是氮气，真正维持生理需求的那部分压力远比想象中低。只要这个压力均匀、持续地压在全身，人就能正常活着。 技术难点全在“均匀”两个字。压力不匀，局部就会出现淤血、压迫伤。所以她的专利落在图案设计上：材料怎么织、接缝怎么走、不同身体部位需要多高的压力、怎么在关节处既保证密封又不妨碍弯曲。都是细活。 好处也很直接。她给出的量级是**质量可以降一个数量级**，从 140 公斤掉到十几公斤，同时机动性大幅提升。她描述的目标画面是：穿上它，你得像奥运选手，像一个极限探险者，每一分体力都用在探索上，而不是用来对抗自己的衣服。 这套东西目前还在研发阶段，没有飞行系统，但技术路径走通得过。她用了一个词的差别：可行（feasible），谈不上可飞（flight-ready）。工程上这两个词差着好几年。 ## 头盔是个信息终端 Lex 问了个半开玩笑的问题：既然身体都紧缩了，脑袋是不是也包一层，像蓝人组合那样？ 纽曼说不行，头盔还是得气体加压，而且包住脑袋没有任何好处。头盔的角色可以彻底变掉：它变成信息门户。增强现实叠上去，地图、地形、导航全在视野里。相机看清月壤的纹理，光谱仪顺手分析这块石头是什么成分，有没有水的痕迹。她说理想状态下，头盔里甚至能嵌一点实验室能力。宇航员在月面上不用一直问地面“这块东西要不要采”，自己就能判断。 她还讲了设计团队构成。除了工程学生，还有设计学生、建筑师、工业设计师，以及运动表现领域的专家。颜色、材质、美学，都是正经议题。她的伴侣来自建筑和工业设计背景，两人在这个项目上是合作者。一件穿在人身上的东西，只靠工程师做出来，通常不好用。 宇航服是要被人穿在身上的，穿它的人要在极端环境里连续工作几个小时，注意力、舒适度、视野、动作自由度，任何一项出问题都会折算成任务风险。它更接近一件高性能运动装备。 ## 20 分钟延迟意味着没有地面指挥 Lex 抛出了 HAL 9000 的问题。《2001 太空漫游》里那个 AI 把任务优先级放在船员生命之上，杀了人。他问：HAL 做对了吗？ 纽曼没有直接评判，她把问题拉回到工程现实：去火星，通讯延迟二十分钟。地面不可能实时指挥，所以**人和系统都必须是完全自主的**。这是整个任务设计里最硬的一条约束。 月球恰好是最好的测试场：三秒延迟，够短可以兜底，够长能暴露自主系统的问题。她的规划是先在月球把自主探索跑通，再去火星。 她顺手把麦哲伦又拉回来了一次。那批船员离港之后就是完全自主的，没有总部可以请示，遇到问题只能自己判断。五百年过去，人类的深空探索在这一点上反而回到了原点。船离港那一刻，你就是自己的任务控制中心。 至于 AI 现在最该干什么，她的答案不在地球之外。NASA 手里握着以 PB 计的地球观测数据，气候系统、海洋、陆地、大气，全在里面。超级计算机算得动，AI 能做的是把这些数据变成人能看懂、能决策的东西。她用的词是“策展”：把数据整理好、可视化、送到需要它的人手里。 > “技术问题解决之后，剩下的就是行为问题。我们必须改变人的行为，这个十年很紧迫。”（达瓦·纽曼） 她说这话时的顺序值得琢磨：先有数据，再有分析，再有可视化，最后才轮到行为改变。前面三步都是工程问题，最后一步不是。她讲得很清楚，真正卡住的地方在最后一步。 ## 地球不需要我们 Lex 问了一个暗色调的问题：如果人类未来一两百年不成为跨行星物种，还能活下去吗？ 她的回答很干脆：能。她还补了一句更干脆的： > “我不认为火星是 Plan B。地球不需要我们，是我们需要地球。”（达瓦·纽曼） 地球在人类出现之前存在了很久，在人类消失之后还会存在很久。所谓拯救地球，本质是拯救适合人类居住的那层薄薄的环境。她在公开演讲里常用哈勃的那张深空照片开场，讲到最后总会落到“暗淡蓝点”上：我们脚下这颗行星，是目前已知最好的那一颗，没有备选。 这个立场在航天圈里不算主流。很多人把火星殖民当成文明备份，当成对冲地球风险的手段。她的看法不一样，火星是探索的前沿，是科学的金矿，是全人类共同的下一个目标，它不构成地球的退路。这个区分很重要，因为它决定了资源该往哪儿投。 她把话说得很轻，但落点很重：我们都是地球号飞船上的宇航员，这是所有人的任务。这个说法在航天圈子里被用滥了，可从一位真正设计过宇航服、真正在 NASA 管过预算的人嘴里说出来，分量不太一样。 ## 时间表 她给的时间线是这样的：2020 年代重返月球，先是机器人着陆器，再上人；2030 年代前期在月球上积累技术和经验；2030 年代中后期把人送上火星。第一批踏上火星的会是国际团队，规模不大，几个人。 她描绘的更长远的图景是这样的：低地球轨道上会有成千上万人，甚至更多，那里会有工业、有制造、有旅游，变成一个真正的地方。月球上会有人常驻或轮换，那里风景好，想回地球也只需要三天。火星上会有人，作为一个物种，人类会成为跨行星的。再往外的木星、土星，人的身体大概去不了，那些地方交给探测器，我们靠脑子去，靠那些传回来的图像和数据去走完这段旅程。 她自己不在名单上。她说自己的工作是让下一代人上火星，那是她学生那一代的事。月球倒是可以试试，毕竟三天路程，任务虽然极限，但可做。她说这话的时候语气很轻松，像是真的在考虑要不要报名。 回头看，这场对话只有四十分钟，信息密度高得惊人。一个在落基山脉脚下长大的孩子，因为五岁时看到电视里有人在月球上跳，后来去 MIT 做了教授，去 NASA 管了整个机构的科研，又回到实验室里研究怎么让一件衣服更贴身。这条线索串起来，某种程度上就是过去五十年人类航天史的缩影。 她反复强调的东西并不全是技术。是团队、是领导力、是心理、是人怎么在极端环境里保持清醒和协作。麦哲伦的船员死于坏血病、饥饿和冲突，航海技术本身没出大问题。五百年后去火星，最难的那部分大概仍然在人身上。 ## 可以做点什么 如果这篇对话让你对这摊事有了兴趣，有几件事是真的可以动手的。 - 去翻一遍阿尔忒弥斯计划的公开资料，尤其是月球南极的选址报告。理解一个陨石坑边缘的水冰怎么决定了几十亿美元的预算走向，比看十条新闻更有用。 - 找 Planet 的公开影像库看看。同一片街区、同一个港口、同一片冰川，几年之间的变化摆在一起，你会明白为什么纽曼说 AI 眼下最该用在地球上。 - 如果你做软件，去看一眼 CubeSat 的模块化设计规范。1U 的空间里要塞进电源、通信、姿态控制和载荷，这种约束下的设计思路，会反过来改变你做产品的习惯。 - 如果你是工程师或设计师，去读读机械反压那几篇论文，重点看压力分布的图案设计。它示范了一件事：把使用者的身体当作设计起点，而不是把人塞进已有的结构里。 - 下次听到“太空探索有什么用”这个问题，别急着谈技术溢出。可以讲讲那个二十分钟通讯延迟的约束，它逼出来的自主系统，最后会回到地面上。 - 最后，把纽曼那句话抄下来贴在桌上：地球不需要我们，我们需要地球。说这话的人管过 NASA 的预算，那笔账她算过。