一、前言

1958年，美國國家航空暨太空法案(National Aeronautics and Space Act)成立，隨之創立了美國太空總署NASA，該組織的使命是促進國際社會參與太空科學發現與太空探索，並且與數十個國家建立合作夥伴關係，同時積極推動太空經濟發展。美國太空總署NASA為太空科技制定發展策略，策略目標包含 (1)透過新的科學發現擴展人類知識；(2)將人類的存在擴展到月球和火星，以進行永續的長期探索、開發、利用；(3)促進經濟成長並推動創新，應對國家挑戰；(4)增強能力與運營，促進當前與未來任務的成功。上述策略目標以安全、誠信、包容、團隊合作及卓越作為該組織的核心價值觀(如圖一)。另外，依據美國太空總署NASA的研究報告指出，月球到火星(Moon to Mars, M2M)行動為美國帶來超過93,700個工作機會，在2021年，M2M為聯邦、州和地方政府增加約22億美元的稅收。

二、阿提米絲計畫

自1972年阿波羅登月計畫(Project Apollo)結束後，美國太空總署NASA再度挑戰探月任務，制定「阿提米絲計畫(Artemis)」， 2022年11月，已展開首次任務，阿提米絲一號(Artemis I)執行為期25.5天的探月之旅，在2022年12月，任務成功完成，獵戶座太空船(Orion)安全返回地球，成功實現無人試航目標。

近年來，美中俄三大國家都積極投入太空計畫的發展，中國正推動多項宏大的太空計畫，建立國際月球科研站，與美國太空總署NASA的阿提米絲登月計畫相互競爭。過去，國際太空站是由美國與俄羅斯共同維護，但俄羅斯已表示將於2024年退出國際太空站，並建立自己的太空站，面對這樣的情況，美國正在尋求減少對俄羅斯的依賴，並自主維護國際太空站。

就美國而言，阿提米絲計畫不僅是推進科學研究發展，還涉及國際競爭、太空秩序、性別平等，以及人類探索太空的渴望與遠大抱負。為了確保透明度，美國太空總署NASA要求合作夥伴國家公開其自己的政策與計畫，並鼓勵他們使用或建立開放的國際標準，以確保系統間的順暢協作與互操作性(Interoperability)。當太空人遇到危險時，依據救援協議(Rescue Agreement)，合作國應提供必要的援助以確保他們的安全。至2022年10月止，已有21個國家簽署協議。此外，也強調彼此尊重，防止任何形式的有害干擾，同時著手於月球、火星和小行星的資源開採與利用，希望全球都能分享這些資源的好處，保障太空環境的安全性與永續性。

三、「月球到火星」的開發與探索

美國太空總署NASA將未來太空科技的重點聚焦於月球資源的開發，在2021年11月，開始啟動「月球到火星」項目，以發現、探索、創新、進步為核心目標(如圖二)，其目的在於透過「月球到火星」的努力，為整個太陽系的人類生存與探索制定藍圖；同時，美國太空總署NASA也持續進行低軌道(Low Earth Orbit)的太空活動。下列為實現「月球到火星」項目的探索主題(如圖三)。

(一)月球/行星科學(Lunar/Planetary Science, LPS)
數十億年的太陽系事件在月球表面的風化層與隕石坑中留下了記錄，讓月球成為行星科學的重要研究對象。研究月球上的大型撞擊坑，以及月球與火星上的火山活動，可進一步理解行星分化與地質歷史事件。透過上述的月球與行星研究，能揭露太陽系的起源與早期歷史，加深我們對行星體地質學的認識，同時，這些研究還能揭露太陽系揮發物的起源與傳輸過程，增加對太陽系生命起源的認識。此外，藉由載人任務、採樣活動及科學研究，我們可以更深入地了解行星的形成、演化，以及太陽系的撞擊歷史與生命起源過程，進一步擴展我們對宜居生物圈的理解。

(二)太陽物理學(Heliophysics Science, HS)
從月球和火星觀測太空環境，我們能夠獲得更全面、更詳細的太陽風(Solar Wind)資料，這些資料對於瞭解太陽的活動、風暴、脈動及磁場變化等資訊，極為重要，有助於我們預測和解釋太陽系中的各種天氣現象。另外，透過比較行星學(Comparative Planetology)的研究，我們可以對比不同行星之間的特徵和環境，更深入地了解行星的演化過程。同時，透過對地月系統(Cislunar)、近火星環境(Near-Mars)、表面環境中的電漿科學探索與研究，我們能夠提高對月球附近和火星周圍磁尾(Magnetotail) 以及原始太陽風動力學的理解。透過這些研究，我們能夠進一步提高對太空天氣現象的理解，深入觀察與預測月球和火星表面的動態環境，並揭露太陽與太陽系的歷史。

(三)人類與生物科學(Human and Biological Science, HBS)
為了深入探究月球、火星及外太空環境對生物體健康的影響，美國太空總署NASA針對人類、模型生物及植物展開一系列的評估與實驗，以了解太空人在地球環境以外的健康狀況。透過低軌道外的任務，收集大量數據，探索、尋求太空環境影響太空人與其他生物系統的原因，進一步地掌握生物體在太空中的適應機制。相關任務將有助於我們評估人類在太陽系生活的可能性，保障人類探索月球與火星活動的安全，並為未來的太空探險提供寶貴資料。

(四)物理與物理科學(Physics and Physical Science, PPS)
月球開啟天體物理學、基礎物理學和物理科學領域的變革性科學研究，這些研究在地球或低軌道上是無法完成的。對於天體物理學而言，月球表面的無電波干擾環境，提供可進行低頻無線電天文觀測的最佳條件，能夠補足並超越韋伯太空望遠鏡(Webb Telescope)的能力。此外，從太空全面觀察地球將有助於系外行星(Exoplanets)之研究。月球表面是研究風化層與行星塵埃物理特性的理想環境，而在月球的特殊重力環境下，我們可以深入探討行星系統的物理特質，這都有助於提高人類在太空的生存能力。透過月球、火星及外太空的特殊環境，我們能夠更深入地了解基礎物理與物理科學原理。

(五)致能科學(Science-Enabling, SE)
為了讓太空人能夠在月球表面、火星和外太空進行高階科學活動，以及讓地球上的科學家能夠提供遠程支援他們的工作，我們需要開發相應的技術能力，例如：能夠從月球的永久陰影區域和火星上富含揮發物質的地點中，取回冰凍揮發物質的核心樣本，並將它們以原始狀態運送到地球上之保存設施。同時，我們需要利用機器人技術，在太空人抵達之前，進行現場的探測、識別，以及樣本的採集、儲存。此外，在月球和火星的軌道和表面設置科學儀器，進行深入研究，並保護那些具有獨特科學價值的地區，為未來的科學研究提供珍貴的參考資料。

(六)應用科學(Applied Science, AS) 
應用科學的目標是整合人類、機器人方法、先進技術，在月球、地月空間以及火星及其周圍進行科學研究；其目的為奠定太空科學的基礎研究，使其他組織能夠有效地設計太空探索活動，或是減少人類、機器人在行星上活動的風險。包含對月球和火星表面與軌道的當前環境進行研究和監測，規劃、支援載人操作安全性；收集可利用的月球和火星資源特徵資料，並分析潛在儲量，在後續任務中實現當地資源利用(In-Situ Resource Utilization, ISRU)；發展適合種植的農作物及其有效生長的方法，為月球、外太空運輸和火星居住提供持續且營養的食物來源；以及深入研究局部重力(Partial Gravity)、微重力(Microgravity)於月球、火星、外太空環境的物理現象及其影響性。

四、結語

美國太空總署NASA制定了從月球到火星的太空策略目標，在阿提米絲計畫下，進行內部與外部的溝通，以建立具有凝聚力的組織形式，與所有參與者共同治理和管理太空探索環境，持續追踪並實施月球到火星戰略目標的發展，並進行全面性的風險與安全管理，以實現未來太空發展之願景。