当哈勃空间望远镜于1990年发射升空时，人们很快就意识到似乎有什么地方不太对劲。按理来说，哈勃望远镜在太空中拍摄的图像本应十分清晰才对，但实际上它传回来的照片却和地面上业余望远镜拍出来的效果没什么差别。工程师们最终发现，问题的根源在于哈勃望远镜的主镜上存在几微米的制造缺陷。为了解决这一问题，航天工程师们提出了一个巧妙的方案：给哈勃望远镜装上一套小型的校正镜，就像给它配上一副眼镜一样，以此治疗它的“近视”问题。
七名宇航员乘坐航天飞机完成了这项维修任务。经过七天艰苦卓绝的努力，哈勃望远镜修好了。哈勃望远镜得以再次指向深空，并传回那些如今已成为标杆的影像。用诗人特蕾西·史密斯（Tracy Smith）的话说，这些照片上的宇宙“冷峻而又鲜活，仿佛也在回望着我们”。
此后数十年，哈勃望远镜又先后经受了四次维修与升级。其间，它拍摄了许多距离地球极其遥远的恒星影像，揭示了大多数大型星系的中心都存在着超大质量的黑洞，并推动了我们对系外行星大气的研究。当时，互联网普及的浪潮也正滚滚而来，哈勃望远镜拍摄的那些令人震撼的星云与星系的照片得以迅速传播，并逐渐成为全球文化中几乎人人都能识别出来的视觉符号。如今，哈勃望远镜被普遍认为是有史以来科学产出成果最多的仪器之一。
哈勃望远镜的修复工程，是人类在太空中展现自己聪明才智与精湛技艺的绝佳案例。回过头来看，这项工程也成为了人类探索太空的巅峰。国际空间站的建造耗资逾 1500 亿美元，是有史以来造价最高的人造物，数倍于哈勃空间望远镜以及它的继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜。
尽管国际空间站在帮助我们理解微重力环境下的生命现象方面确实作出了重要贡献，但其贡献与其巨额投入是否相称，一直饱受质疑。与此同时，几十个造价更低的机器人航天器与探测车正高速穿行于太阳系，带回从宇宙大爆炸到远古火星湖泊等丰厚的数据。
对一些人来说，这意味着在可预见的未来，我们应当优先投入这些机器人探测装置；而对另一些人而言，过分强调载人航天的高昂成本则忽视了我们进行太空旅行的终极目标——让人类成为一个多行星物种（multiplanetary species）。过去二十年间，载人航天器的发射成本逐步下降，这也确实给我们展现出了一副未来的图景：如果我们愿意投入，更雄心勃勃的目标就会变得触手可及。不过，人类在太空中栖息的未来想象，并不需要我们在机器人探索和载人航天之间做出非此即彼的选择。
为了更好地理解我们所处的时代，我们需要从纯粹的人类视角转向一种更为综合的框架，我们需要能够同时认识到人类技术文明与整个生物圈之间的深层关联，并将生命的演化史也纳入考量。
将生命扩展至地外，亦将转变生命本身，正如在遥远过去，植物首次从水里来到陆地上时那样。在这一过程中，我们需要克服许多技术挑战，也必须在发展目标、资源的公平分配以及环境责任之间做出权衡。但适当为之，这一扩展生命栖息范围的尝试，不仅会重塑我们寻找地外生命的方式，也能让我们更加深刻地理解应该如何保护我们所处的地球。
为全人类征服太空
在太空时代尚未真正到来之前，已有一群兼具未来主义思维、前瞻性视野与非主流立场的思想家们提出了这样一种观点：人类的未来在于群星之间。最早意识到载人航天的可能性并思考其长远意义的，是活跃于19世纪末到20世纪初的“俄罗斯宇宙主义者”（Russian Cosmists）。
“宇宙主义”（Cosmism）由哲学家尼古拉·费多罗夫（Nikolai Fyodorov）提出，但它并非一个统一的思想体系。费多罗夫认为，人类面临着一项“共同的任务”（Common Task），那就是通过技术抵达群星、实现永生，并复活所有逝者的亡灵。这正是通过实现《圣经》中的复活，来执行上帝的意志。
如果没有他最著名的弟子康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）的大力推动，费多罗夫那些带有神秘色彩的思想或许难以产生如此广泛的影响。齐奥尔科夫斯基自幼几乎失聪，一生的大部分时间都在莫斯科西南约90英里外的一座小城中度过，居住在一间简朴的小木屋里。如今，许多人都认为他是一个天才，因为他提出了许多现代航天的基本理念，包括多级火箭、液体燃料与生命保障系统。
尽管齐奥尔科夫斯基本人对载人航天抱有强烈热情，但在他看来这些技术工作仍只是其“泛心论宇宙哲学”的次要部分。他是一位乌托邦主义者，但他和当时的许多人一样，这类乌托邦构想往往建立在人类对自然界不断增强的支配能力之上。例如，在他著名的文章《地球与人类的未来》（The Future of Earth and Mankind）中，他呼吁“人类应该联合起来对抗自然”，并声称实现这一目标的第一步就是消灭“那些生活在南美洲与中美洲最肥沃的土地上”的所有野生动物。
后来人们的太空未来主义愿景，也同样是人类为中心的。20世纪70年代，普林斯顿大学物理学家杰拉德·奥尼尔（Gerard O’Neill）提出要建设可容纳数百万人居住的巨型太空栖息地的构想。他汲取了当时新兴的环境保护运动的教训，并认为这种大型太空居住站能够为地球上快速增长的人口提供释放压力的途径，同时还能将重工业转移出地球，并缓解当时的能源危机。
在奥尼尔的构想中，太空迁徙应向所有希望摆脱污染和高密度居住环境的人开放。这一愿景在当时引发了相当大的关注与热情，然而在20世纪内并未真正走向实践。尽管如此，奥尼尔的思想仍对后世产生了深远影响，尤其是对当代的一些科技产业巨头。例如，杰夫·贝索斯（Jeff Bezos）创立的蓝色起源公司（Blue Origin），其目标正是推进大规模的太空殖民。
近年来，将“人类在太空定居”视作社会发展目标的做法，正逐渐受到一些进步思想家的质疑。学者德·威特·道格拉斯·基尔戈尔（De Witt Douglas Kilgore）就曾指出，奥尼尔的太空愿景与20世纪70年代美国因内城衰落而出现的郊区“白人群飞”（white flight）现象具有相似性。
也有研究者认为，鉴于地球上殖民主义历史给我们留下的阴影，我们应该重新审视整个太空定居计划的前提。诚然，将未来的太空定居与 19 世纪的殖民主义进行直接的类比并不严谨，毕竟那些潜在的太空定居地周围并不存在可供人类征服或剥削的外星文明。但这些批评在动摇人类中心路线的深层预设方面具有重要价值，有助于拓展我们对于未来进行太阳系探索的想象。
生态与人类生命保障系统
撇开宏大的社会目标不谈，如果仅从技术层面对当下的人类生命保障系统进行审视，我们会发现：我们距离奥尼尔所说的那类“太空巨型城市”，依然有很长的一段路要走。国际空间站上那支规模有限的宇航员团队之所以能够长期驻留，全都仰赖一套复杂的生命保障系统——其中包括将水分解为氧气和氢气的化学装置，以及另一套用于去除二氧化碳的系统。多余的气体被直接排入太空，大部分固体废弃物则在飞船重返大气层时被焚毁，而每位宇航员每年仍需从地球获取超过一吨的食物、饮用水和其他必需品，且补给的成本极为高昂。虽然国际空间站的生命保障系统在技术上相当精巧，但它并不适用于真正意义上的长期太空探测任务，更无法满足永久性太空定居的需求。
因此，人们提出了另一条潜在的路径：在空间站或外星基地中采用更接近生态闭环的生命保障系统，例如利用藻类或其他植物在生物反应器中持续生产食物与氧气。迄今为止最具雄心的尝试是“生物圈2号”实验。该项目于1991年至1994年间首次进行了完整的封闭式运行：八名参与者在此期间完全隔离于外界，生活在美国亚利桑那州一座占地超过3英亩的密闭建筑群中。
建筑内部被划分为七个生态区，包括雨林、湿地，甚至活体珊瑚礁，旨在模拟一个微缩的地球生态系统。尽管该项目遭遇了诸多挑战，如参与者内部的群体冲突、二氧化碳浓度波动，以及实验设计在科学严谨性方面的不足，但“生物圈2号”依然为我们提供了一个窗口，使我们能够一窥未来在太空中构建大型闭环生态系统的可能性。
“生物圈2号”以及其他类似的实验提醒我们：所有的生命保障系统都面临一个关键问题——我们在地球上之所以能够生存，仍然完全依赖于我们所处的自然界。技术能让我们的生活变得更加舒适，但人类文明最终靠的是庞大而精细的生态网络。一种可以大致衡量这种依赖关系的方式是测算“生态足迹”（ecological footprint）——它通过估算维持一个人可持续生存所需的土地面积，来量化人类对自然资源的需求。生态足迹会根据个体的收入水平和文化背景而存在差异。但在工业化国家，平均每人通常需要3—10公顷的生存维持面积，大致相当于约4—14个足球场大小的土地。与国际空间站内部仅相当于一架波音747的有限空间相比，这一维持人类生存所需面积的规模显得格外惊人。另一个值得我们关注事实是，全球人类的总体生态足迹在2014年被评估为地球可持续承载能力的1.7倍。这一数字以极其简洁却深刻的方式提示我们，当前人类与生物圈之间显然不是一个长期可持续的关系。
无论在太空还是在地球上，工业设施都会随着时间而逐渐老化，而真正可持续的生命保障系统必须能够进行自我修复并实现材料循环利用。时至今日，我们在地球上都尚未完全解决这一挑战，因此现代工业文明仍会对环境造成显著危害。从物理条件来看，太阳系中并不存在阻碍生命在地球之外生存的限制——太阳系中构成生命的基本元素十分丰富，太阳也为生命提供了充足的能量。然而，技术社会本质上是地球生物圈的衍生产物，而目前它仍无法脱离这一生态基础独立运作。因此，在地球之外构建并维持稳定且可靠的人类生命保障系统，仍然是一项极具挑战性的难题。这也解释了为何以机器为主导的太空探索路线对许多人来说如此具有吸引力。
机器人的崛起
如今，各类机器人探测器正在太阳系中遨游，有的环绕着水星这样的类地行星，还有的甚至飞掠过冥王星这样的矮行星；有的曾在金星表面承受高温的炙烤与大气的压力，还有的则负责窥视恒星的孕育之地与远古的星系，并从彗星、小行星乃至月球背面带回样本。不久之后，NASA还计划让一架名为“蜻蜓”的核动力机器人直升机在土卫六被浓雾笼罩的大气中飞行。作为地球重力井中首个成功逃逸的复杂生命体的机械延伸，机器人如今已经真正成为探索太阳系的主导者。
自1997年以来，美国和中国总共向火星发射了六辆探测车，它们代表了21世纪初星际飞行技术的最高水平。它们的体型从烤面包机到小型汽车不等，由太阳能板或核动力钚电源驱动，并配备多种先进的传感器，用于分析火星的岩石组成和大气特性。它们取得的成果十分显著，例如确认了火星过去曾经存在可支持生命活动的湖泊。这些探测器接下来最重要的任务，是将这些探测车收集的岩石样本带回地球进行实验室分析，这将成为科学史上的里程碑。鉴于特朗普政府曾提出取消 NASA 的火星样本返回计划，目前最有可能率先完成这一任务的似乎是中国，预计到2030年后的几年间。
社会学家珍妮特·弗特西（Janet Vertesi）在其著作《像火星车那样看见》（Seeing Like a Rover）中，深入探讨了在21世纪初的火星探测任务中，人类与机器能力的融合如何推动了全新的科学发现。最近我与她交流时，她特别强调了火星车能够完成许多对人类而言几乎不可能的任务。例如，火星车搭载的相机具备远超人类视觉的光谱范围和成像精度。正如她所说：“机器人能够以我们无法企及的方式看见，它们能捕捉到地质学家所希望看到的那些精细差异。”
然而，弗特西也强调，火星车的设计理念和操作模式，本质上源自火星探测团队在长期合作中形成的社会结构。集体决策、建立共识，以及对不同的观点和视角保持开放态度，都是火星探测任务得以顺利推进的关键因素。至少在目前阶段，哪怕是操作最先进的太空机器人，也仍然是一个需要人类深度参与的过程。
我们之所以能够探索其他行星、绘制海底地图、甚至观测宇宙最遥远的角落，正是因为人类能够将自身的智能投射到自己创造的科学仪器之中。然而，如今的科学机器正逐渐具备更高程度的自主性——它们要么能够完全自主运行，要么只需极少的人类监督。以NASA最新的火星探测器“毅力号”（Perseverance）为例，它搭载了先进的地形建模和自主导航系统，使其在复杂地形中的移动速度远超前一代的火星探测器“好奇号”（Curiosity）。
许多地球观测卫星已配备了人工智能技术，能够在数据回传之前自动完成图像采集与初步处理，大幅提升了整体效率。而在日益拥挤的近地轨道交通网中，大型通信卫星星座也开始配备上了AI系统，以便自主规避潜在的碰撞。如果发射成本继续下降，不难想象未来会出现直接部署在太空中的AI数据中心，由太阳能驱动运行，从而减轻目前地面电网所面临的日益增长的能源压力。
鉴于我们迄今为止所取得的技术进展，人们也许会推测：未来的太空生命系统将完全依赖越来越智能的机器，而完全不需要人类的参与。这当然是可能的。然而，值得注意的是，太空中的机器仍未掌握生物体每天都在执行的一项基本能力：从环境中获取原材料，并利用这些材料进行自我修复与生长。许多人认为，这一点正是“生命”与“非生命”之间最关键的分界所在。显微镜下的一株细菌既不会发射无线电，也无法计算自己的运行轨迹，但在适宜条件下，它却能不断复制自身，甚至最终能够重塑整个环境。
关于机器是否能够具备类似生命的特质，这一问题最早由数学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）在20世纪40年代提出。他发明了“通用构造机”（universal constructor）这一概念——一种能够无限复制自身的理想机器。尽管冯·诺依曼的设想仍停留在理论层面，但后来的研究确实探讨过构建物理意义上自复制机械系统的可行性。基于这一思想，人们提出了“冯·诺依曼探测器”（von Neumann probe）的概念，这是一种能够利用诸如小行星上的本地资源来复制自身的航天器，这后来在很多科幻作品中都成为了一个经典设定。
这一领域的研究进展固然令人着迷，但距离真正实现仍有一段相当遥远的路程。当前最先进的自组装机器人，依然需要人类事先生产大量标准化的小型部件，这些部件再会按照既定的方式完成自动组合。
从整体来看，现代工业技术在许多重要环节上仍深度依赖地球本身。电子元件的供应链漫长而又复杂，而其中许多关键的原材料在地外极难获得。以制造硅片所需的石英砂为例，它在地球上之所以随处可见，是地球数十亿年板块运动与水循环共同作用的结果；但在太阳系的其他天体上，这类地质过程并不常见，使得这种材料在太空中极为稀缺。我们当前技术的特征远非普适；在许多方面，它们反映了地球系统过去的演化。
如果我们把生命进入太空的未来扩张，与古生代生命登陆陆地时的演化过程相类比，我们就可以预见：未来将会出现全新的生命形态，它们被新的环境所塑造，同时保留了部分历史遗留下来的特征。就可预见的未来而言，机器技术也似乎正朝着更像生命的方向演进：更强调部件的可再生性、资源的循环利用，以及更高水平的自组装能力。将机械配件从地球的重力井中运送至太空的高昂成本，则很可能成为推动这种技术转变的关键动力。
参与未来的图景
如果建造太空栖息地困难重重，而机械技术又正逐渐具备某种近似生命的能力，那么这是否意味着，人类干脆永远留在地球上才是明智之举？这让人难以接受，因为探索是人类精神的内在部分。回望20世纪那些关键的历史瞬间——无论是丹增诺盖（Tenzing Norgay）与埃德蒙·希拉里（Edmund Hillary）首次登上珠峰之巅，还是尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）在月球表面迈出的那一步——都发生在人类首次踏入未知的时刻。而今天，技术让我们即使身在地球，也能以惊人的精度凝望最遥远的世界，窥探那些曾经难以想象的疆域。
在我看来，最令人着迷也最具启发意义的未来图景，并不是选择让机器人独自掌控一切，也不是让人类永远依赖机械化的生命保障系统，而是让整个生物圈最终能够在地球之外延展。最初，这或许会以封闭式太空栖息地的形式出现——我们可以在月球、火星或者富水小行星上构建类似“生物圈2号”的闭环生态系统。这些栖息地既可以通过工业化的方式制造，也可能利用当地的材料以更“有机”的方式生成。随着时间推移，技术的进步以及各种适应机制——无论源自自然演化还是人为引导——都将使生命能够在太阳系更为广阔的环境中不断扩展。
过去并非通往未来的绝对可靠的向导。但纵观地球的演化史，只要生命踏入了全新的环境，多样性与复杂性便总会随之增加。生命与机器在经过了过去数百年的共同演化之后，将在走出地球时迎来新的加速阶段，并极有可能引发思维方式与生命形态的急剧增长。
这样的前景不仅会令我们感到振奋，在地球之外培育新的生态系统本身也蕴含着巨大的科学价值——它将使我们能够首次观察到生命在更广阔的环境条件下会有什么样的真实表现。毕竟，我们寻找外星生命的最大限制在于，地球仍是我们目前唯一已知的可供生命栖息的星球。而一旦我们能够在地球之外维持生命，“生命能够以何种方式存在”这一根本问题的答案，也将随之被彻底改写。
当下，生态危机与政治动荡正席卷全球，使得太空探索（更不用说永久性的太空定居）在许多人眼中至少是一种不合时宜的追求。然而，恰恰是在这样的时刻，公众对太空未来的积极参与比以往任何时候都更为关键。太空经济正在迅速扩张，这意味着我们此刻所做的每一个决策，其影响都将会在未来被成倍地放大。这不仅会影响地球未来的走向，也将塑造地球之外的图景。
在过去的二十年里，随着私营企业在太空领域的影响力日益扩大，我注意到了一个普遍的趋势，那就是许多人会认为，将生命延展到地球之外，要么只能交由亿万富豪来主导，要么干脆就此作罢。这种态度固然可以被视为一种在人类世的混乱与巨变中的本能反应，但这大错特错。
回顾历史，富有创造力的科幻与未来主义传统曾不断地拓展我们的视野，推动我们不断思考社会形态与生命形式的全新可能。而如今，我们比任何时候都更需要重新点燃这样的想象力。太空治理、太空经济与太空环境等关键议题，不能仅由大富翁所垄断，而必须建立在更广泛的社会参与之上。
孤独的物种
在萨曼莎·哈维（Samantha Harvey）的小说《轨道》（Orbital）中，作者描绘了国际空间站上六名宇航员在同一天中的想法和梦境。她精准地把握了人类凝视宇宙时那种深刻的孤独感——一种永不停息地寻找同类却始终杳无音信的孤独感。作者在小说中写道，迄今为止，人类在寻找地外生命的探索过程中所发现的，只有冰封的荒原与遍布陨石坑的世界。她认为，现代人的破坏性与虚无感或许就像青春期叛逆一样，迫使我们不断探寻自己为何会陷入这般“不公而幽暗的孤独处境”之中。
但我们人类并不孤独，我们本就是一个高度复杂且不断演变的生物圈中的一分子。越来越多的研究证据表明，许多动物——从头足类到鲸类再到类人猿——都可能具备某种程度的感知能力。我们也将有新的硅基意识加入行列。有时我不禁会想，如果现代人所面临的存在主义危机终有一天能够得到解决，那么解决的线索或许会源自这样一种启示：人类不过是一个广袤而蓬勃的生命共同体中略显特殊的成员罢了。
然而，认识到生物圈的本质是相互关联的，不仅对于保护地球生物多样性十分重要，也是将生命延展到太阳系更远处的关键所在。诚然，人工智能的未来难以预测，但当我们逐渐迈向一个人类不再是地球、甚至不再是宇宙中最强大的行动者的时代，一个尊重生态环境、拥抱多样性的文明观，无疑比漠视这些价值的文明更能守护我们的福祉。
无论未来将会以何种方式展开，珍视当下的生命多样性，正是在为人类这个物种的长期延续奠定根基。最终，如果宇宙中确实存在地外生命，那么当我们有了在外星维持生命的直接经验后，我们才有机会更好地理解它们。
