这不是外太空

National Geographic, Vol.250, Number 01, July 2026. P108-131

这不是外太空

在人类能够冒险前往其他世界——或在月球上建立殖民地之前，有很多事情需要预演。走进日益逼真且日益复杂的模拟太空旅行体验内部。

文字：ERIN BERGER

摄影：MACKENZIE CALLE AND CASSANDRA KLOS

在为期两周的时间里，76个人生活在16个栖息地中，这些栖息地旨在模拟在月球和火星上或前往这些星球的长期太空远征。在MDRS，机组科学家Shriya Musuku（左图）准备离开基地，而机组工程师Ricardo J. Gonzalez和指挥官Rym Y. Chaïd（右图）则进行太空行走。

没有重大的国家太空计划参与运营“世界最大模拟”项目，使其成为同类中最复杂的独立模拟。机组人员拥有一定程度的自主权，他们在多个地点选择了一些研究任务。在犹他州，包括Chaïd在内的MDRS参与者进行了土壤采样。

在太空中，死亡总是近在咫尺。一个未锁紧的气闸，头盔上的一条裂缝，一颗松动的螺丝。面对紧急情况，没有时间犯错，更没有时间恐慌。这就是为什么宇航员被训练成遵循规程和协议的生物——即使这些宇航员是在波兰皮拉（Piła, Poland）的一个巨大机场机库中参加模拟太空任务。

去年秋天的一天，一个六人小组的三名成员密封好宇航服，从他们狭小的人造月球基地的气闸舱门中出来，这个掩体式的栖息地毗邻LunAres研究站内3000平方英尺、完全人造的月球景观。这个波兰科学设施被密封且一片漆黑，其设计正是为了让这个机组人员模拟在月球南极的生活体验。

在波兰皮拉的LunAres研究站，一组宇航员参加了一项模拟，重现了月球南极陨石坑的完全黑暗环境。为了达到这种效果，他们的人造月球环境被安置在一个密封的3000平方英尺飞机机库内。一个3D打印的LunAres模型（上图）放置在空间站的气闸内（下图）。

机组科学官Nicole Bolado在LunAres期间致力于种植微型蔬菜。由于无法获得直射阳光，该团队测试了新的方法，以将食物供应扩展到他们为实验所携带的口粮之外

这个特定的试验场只是全球现在致力于模拟宇航员可能在地外（extraterrestrial）环境中遭遇情况的众多地点之一，研究人员通常将此形式称为“太空模拟（space analog）”。在这次任务中，机组人员正在进行舱外活动（extravehicular activity，EVA），以采集地形样本——混合了岩石和砾石，以模拟富含矿物质的表岩屑。他们还参与了一个规模更大的实验。

LunAres的机组人员与来自全球科学站点同时进行试验的总共16个不同太空模拟项目的参与者一起，参与了一项名为“世界最大模拟”的雄心勃勃的国际倡议。目标不仅是测试未来多种类型的太空任务，还要测试此类操作如何在太阳系多个地点同时进行时保持连接——具体来说，就是人类的下两个目的地，月球和火星。

今年早些时候，美国宇航局（NASA）的阿尔忒弥斯（Artemis）计划将一个宇航员团队送上绕月轨道，其距离超过了以往任何载人任务，开启了一个太空探索的新时代。2028年，阿尔忒弥斯计划预计将引领50多年来首次登月行走。载人火星任务可能会在未来十年内开始，无论是通过航天机构还是私营太空公司，这可能会重新定义外星栖息、科学研究和开发地外资源的未来。但这一切都取决于确保新一代宇航员将为扩展太空导航的挑战做好准备。

“沟通不畅或协调失败不仅有可能伤害机组人员或对研究产生影响，”克莱姆森（Clemson）大学的组织心理学家Marissa Shuffler说，她曾与美国宇航局合作进行其地球上的太空试验。“一次失败可能会使项目倒退相当多。” 

这就是“世界最大模拟”的用武之地。这个想法是几年前由英国物理研究员Jas Purewal提出的，她知道虽然许多国家太空计划运行自己的模拟项目来为未来的宇航员准备应对太空旅行的一些严酷和挑战，但根本不可能测试宇航员可能遇到的每一种情况。（事实上，美国宇航局将这些实验专门称为“模拟（analogs）”，而不是“仿真（simulations）”，因为它们并不能重现太空的所有变量。）与此同时，她注意到越来越多的公开可用的太空模拟项目已经建立，为航天机构、私营公司和学术研究人员创造了一个共享场所，以便在实际发射前安全地测试不同场景。Purewal推理，通过紧密协调的测试，她的团队可能会开始“真正解决其中一些研究空白”。

为此，Purewal和一个由志愿者组成的小团队募集了公众捐款，并向任何有兴趣成为地球上的宇航员的人发出了公开征集。如果被选中，许多模拟宇航员同意支付几千美元来帮助资助设施费用。响应是压倒性的：大约500人申请，并经过了彻底的资格预审过程，部分目的是为了深入了解人们在压力下的思维和表现方式，这是在太空中同样不可避免的另一种技能。

举一个例子：LunAres团队月球行走进行了一个小时后，他们通过头盔收音机收到了警报。

“HabCom，这里是EVA 1——我们识别错了一些环扣。”斯塔马斯通过无线电向基地报告。“你能指导我们如何正确地为这个担架穿绳吗？” 

一名监控他们进展的机组成员记录到某人的生命体征正在下降。医疗官Domina Stamas和科学官Nicole Bolado发现他们的第三名机组成员——一个穿着宇航服的测试假人，名叫Emma——正俯卧在表面上。

她受伤的性质尚不清楚，因此他们需要迅速行动，将她拖回气闸内进行评估。Stamas 和 Bolado知道该怎么做；他们曾为这种情况进行过演练。Bolado伸手进背包，取出一个可折叠的轻型担架。宇航员们一起尝试通过将一系列绳索穿在一起来组装担架。

在MDRS基地内，Gonzalez抽出时间进行拉伸，作为常规锻炼计划的一部分。寻找在应对隔离和禁闭时保持身心健康的方法，是这些模拟任务的另一个重点。

现代模拟太空任务时代始于在南加州沙漠中的几个小步骤。1997年，在首个成功的火星探测器“旅居者（Sojourner）”号着陆前不久，美国宇航局派遣了一个四人机组，包括约翰逊航天中心高级EVA团队的成员，前往死亡谷，为可能有一天将其宇航员送往太阳系各地的计划外复杂任务做准备。该机构得出结论，干旱的沙质环境是进行推测性实地工作的主要地点。

在过去的三十年里，前瞻性的太空规划经历了一次寒武纪大爆发（Cambrian explosion）。如今，美国宇航局的人类研究计划涉及大约10个模拟测试设施，这些设施涉及我们如何更好地应对低重力环境、运动病和太空辐射暴露等问题。在全球范围内，航天机构和私营公司也在极端环境中进行了模拟，范围从海洋到地下熔岩管和南极洲。这些模拟服务于另一个基本目的：发现避免由微小的、级联的人为错误引起的潜在灾难的新方法。

例如，2013年，意大利宇航员Luca Parmitano在国际空间站舱外活动期间经历了头盔漏水，迫使他视力模糊地摸索着返回气闸。美国宇航局的事故报告发现，在其他沟通失误中，地面控制人员对Parmitano在舱外活动早期提到的传感器故障不以为然，因为这种情况以前发生过而没有造成后果。

忽视反复出现的潜在问题被称为“偏差正常化”，这种思维过程在几十年来导致了该航天局最重大的悲剧。1986年的“挑战者（Challenger）”号爆炸发生在低温发射条件下密封圈失效之后，而2003年的“哥伦比亚（Columbia）”号航天飞机在升空时被泡沫绝缘材料击中，在重返大气层时解体。在这两种情况下，问题都曾被标记出来，并被认定为可接受的风险。

太空探索的问题在于，总有新问题需要解决。“没有足够的时间或实际在太空中发生的任务......来进行每项研究，”美国宇航局人类研究计划的科学家Brandon Vessey说，他负责监督涉及模拟和太空飞行的项目。

独立的模拟可以帮助解决这个问题。例如，在最近的一项研究中，研究人员使用移动眼动追踪技术来研究宇航员在封闭栖息地中长期停留所面临的视觉表现变化和相关认知需求。在另一项旨在发展我们地外劳动力的研究中，研究人员测量了一个模拟机组人员的活动，该机组包括一名膝下截肢者，以确定他们如何执行操作模拟任务所需的主动职责。

当涉及到可能被忽视的潜在灾难性问题时，美国宇航局自己的模拟有助于解释，在长时间太空旅行期间的压力环境中，错误的思维是如何发生的。在2025年发表的一项由该机构资助的研究中，西北大学的研究人员发现，虽然机组人员在维修等熟悉任务上会随着时间的推移变得更好，但他们在创造性思维和应对意外问题方面实际上变得更差。

这些发现使该机构更加关注私营模拟中发生的事情，因为他们试图了解，除其他外，团队化学反应如何可能在艰难时期带来更多成功。“我对隔离和禁闭模拟非常感兴趣，仅仅是因为让人们进入足以相信你所看到的行为与你将在真实任务中看到的行为相似的任务心态的复杂性，” Vessey说。

尽管地球上的研究存在一些明显的缺点——例如重力——并且仍然没有广泛接受的正式准则来管理所有测试场景，但美国宇航局仍然表示支持。“从我们的角度来看，” Vessey说，“越多的人为准备太空探索做出贡献，就越好。”

回到LunAres，当Stamas与担架绳索作斗争时，基地内的通信团队仔细地指导她完成组装过程，解释如何环扣并固定一个登山扣以确保担架的稳定性。尽管机组人员认识到他们正试图将一个假人拖回一个连接到已退役的冷战时期机库的临时气闸，该机库已填满沙子和岩石，但这种情况的压力仍然感觉真实。

每个人也开始感受到自然光剥夺的影响。纪实摄影师兼机组成员Cassandra Klos说，随着任务进行，他们几小时前做过的一些事情感觉像是几天前发生的，而一周前的事件似乎可能刚刚发生。尽管如此，通过共同努力，机组人员加快了解决问题的过程，足以挽救一个真实人的生命。

LunAres的机库内填充了泥土和岩石以模拟月球表面。在“世界最大模拟”期间，由指挥官Shaziana Kaderali（左图）和机组工程师Makiah Eustice组成的六人模拟宇航员机组，在一辆名为Leo的小型火星车的协助下进行了研究。

理解最初混淆发生的原因，正是Purewal（她曾参加过其他模拟项目的应急演练）希望发现的那种机会。“你会发现那些漏洞，”她在谈到看到可能出现哪些类型的问题时说。

对于总部位于华盛顿特区的星际表现实验室的创始人Emily Apollonio来说，这些时刻最终可能有助于强化她认为对下一批外层空间宇航员至关重要的问题，无论他们的个人专长是什么。“这个人可塑性强吗？”是她的最大标准之一。为了缩小初始申请者范围，她的团队审查了大约500名申请者提交的书面材料，选出200名候选人参加一系列小组面试；之后，约70人参加了为期三个月的虚拟和面对面团队建设练习。为了确定最终人选，Apollonio的团队特别寻找能够证明自己具有适应性和协作解决问题能力的机组成员。

“这实际上是一场试图找出哪些群体和个人最能彼此合作的游戏，” Apollonio说，并补充说她的团队主要寻找的是人们“学习的意愿”和了解他人的意愿。

除了每个栖息地内部的团队合作，“世界最大模拟”还测试了星际任务控制中心有一天可能如何运作。整个地外基地网络与一个由约40名操作员组成的中央指挥中心协调，该中心位于奥地利空间论坛，这是一个总部设在维也纳的非营利公共科学团体，然后该中心将关键信息传递给16个站点中每个站点的较小任务控制团队。

维也纳枢纽的团队检查了每个栖息地的科学实验，分享了每日天气报告，收集了任务日志，并将类似的模拟项目连接起来进行鼓舞士气的视频聊天。他们还详尽地记录了当天的任务，正如一个真正的通用任务控制中心需要全天候运行以保持整个太阳系的人们联系一样。

“最重要的收获之一......是为了在（六大）洲之间合作而必须建立的巨大信任深度，”奥地利空间论坛主任Gernot Groemer说，他领导了星际协调工作。“太空探索是一项团队运动，国际性的、跨文化的、跨学科的，有时甚至是跨代际的。”

总的来说，人类在月球表面总共只度过了12天。精确到小时，所有六次阿波罗登月任务都是高度程序化的，与地面工作人员保持着几乎不间断的通信。对于Groemer和“世界最大模拟”中央任务支持部门的其他人来说，未来深空机组人员日益增加的自主性提供了一个机会，让参与者能够探索这可能是太空探索的一个关键方面：着陆后自由规划自己的路线。

未来的宇航员在到达目的地后将有更多事情要做，尤其是考虑到深空通信延迟，他们从任务控制中心获得的实时支持可能比以往任何时候都少。雄心壮志可能包括在星球上生活数周，建造栖息地，种植作物，以及进行非常远的探索。这些从来都不是宇航员的主要职责。因此，当LunAres团队在黑暗的月球陨石坑中开展工作时，其他15个模拟机组人员从额外的星际前哨站和航天器中操作，定义自主权和机组协议成为了集体任务的关键部分。

LunAres上的所有机组成员，包括Eustice（左图），在基地外时都必须穿着宇航服。回到内部，通过舷窗看到的地球景象（右图）是通过悬挂一幅向1968年著名的“地出”照片致敬的作品来模拟的。

在犹他州火星沙漠研究站（MDRS）尤其如此，那里一个由四名模拟宇航员组成的机组，包括纪实摄影师和国家地理探险家Mackenzie Calle，在红色星球上开辟了自己的道路。有些日子，两名机组成员会离开他们的栖息地，爬上火星车，在国会礁国家公园附近阳光普照的平缓红色山丘上，一次漫游长达两三个小时。

在MDRS的一次远征中，Musuku（右）驾驶着基地四辆火星车中的一辆，Calle坐在副驾驶座上。这些任务通常侧重于探索地形、记录景观，以及测试通信信号的传输极限。

他们测试并选择了他们偏好的宇航服，收集了用于实验室分析的地质样本，并在现场进行了应急演练。对于MDRS团队来说，这一切都是战略性的。为在月球或火星上长期停留做计划的宇航员将不得不专精于更多的角色，如急诊医学或维持生命资源工程。

“随着太空中工作岗位的增加，它将成为一个社区，”Calle说。“你将会有不同的性格，你会有分歧，你将亲密无间。那些是你唯一会拥有的人。”

所有这些都使得团队化学反应更加重要。一天下午，当Calle和机组科学家Shriya Musuku乘坐火星车，进行一次旨在记录名为“贝壳海”的未探索区域的常规行程时，这一点受到了考验。突然间，他们与基地失去了联系。与LunAres的医疗演习不同，这不是一次模拟紧急情况。尽管他们行驶了不到30分钟，但沙子变深了，并且由于没有GPS或通信链路，返回基地的路并不明显。

“我们有点意识到我们独自在这里，我们必须自己想办法，”Musuku说。“如果你在火星上，那可能是最坏的情况之一。”

Calle和Musuku决定，从那时起，他们必须在每一步上完全达成一致。他们同意停下火星车并重置通信设备。没有成功。由于返回路线不明确，他们最好的选择是找到高地，并尝试辨认北脊，那是靠近基地的一个条纹状圆顶状沙漠地形。“如果你看到了那个，你就知道家在哪里，”Musuku说。

两人确定了一个高起的岩架，并缓慢地驾驶火星车爬上去。在顶部，距离大约七英尺高的落差仅几英尺的地方，他们看到了北脊。大约在同一时间，通信团队通过他们的无线电呼入。距离他们上次联系已经过去了大约15分钟，据Musuku说，他们“相当恐慌”。在与通信团队讨论了计划和路线后，Musuku在她估计是狭窄岩架上做了一个16点转弯，Calle担任她的观察员，然后沿着他们的轮胎痕迹返回他们丢失主路的地方。

安全返回基地后，远征机组人员和任务控制团队进行了汇报。一个即时教训是他们需要建立更具体的协议来派遣搜索队。另一个可能是，阿波洛尼奥优先考虑团队合作的努力再次被证明是正确的。

在不太遥远的未来的某一天，人类可能会建造一个真正的月球基地，作为火星的地外模拟，让我们能够了解深空生活的细节，同时如果出现问题，只需几天的旅程就能返回地球。但无论未来的模拟——在地球上或更远的地方——是由NASA支持的专家还是私人团体运营，我们无疑将带着我们人类的怪癖，无论我们冒险去哪里。

在“外层空间”的最后一晚，MDRS的机组人员一起烹制了他们最后的一顿脱水餐。与此同时，在LunAres，团队找到了保持乐观的方法，举办了卡拉OK之夜，并根据最近芭比电影的流行，编造了一系列关于月球芭比的长篇笑话。在他们的最后一天，他们站在生物实验室植物灯发出的粉红色光芒中，从10开始倒数，然后打开门，在进入日光时发出欢呼声。

这些小细节可能听起来微不足道，但每一个集体行动都在机组人员拥抱新现实时保持了高昂的士气。一天晚上，回到火星基地，Calle发现自己望着夜空，想象着有一天像她一样的人可能会驻扎在群星之间。“这几乎感觉就像......我正看着的地平线上的那些小点之一是地球，”她说。“我正看着的可能是一百万个暗淡蓝点中的任何一个，但其中一个是我们的全部生活。”无论是不是模拟，未来都令人鼓舞。