從50年前宇航員阿姆斯特朗踏上月球，到今天為世人津津樂道的中國「玉兔」號月球車和美國「好奇」號火星車，太空探索已進入了人類和機器人協作的新階段。
作為一個極端環境，太空對人類極不友善，真空、輻射、寒冷，以及遙遠的距離都將人類拒之門外。如果人類在進入太空後既不穿防護服，也不搭乘運載工具，就必然面臨被凍僵、燒死或者爆炸的結局。太空是一個遙不可及、充滿敵意的世界，而且暗藏著極高的政治風險。在航天飛行於20世紀剛剛興起時，就提出了何種形式的存在、哪種機器最能傳遞人類體驗的問題。
近50年前，載著尼爾·阿姆斯特朗登陸月球的登月艙中既有平視顯示器，又安裝了自動著陸系統。平視顯示器採用的是一種早期的無源設計，就是在登月艙的窗戶上刻出一系列角度標記。機載電腦通過顯示屏（好像是LED顯示屏）給出一個角度數字。如果阿姆斯特朗的頭部處於正確的位置，他就能以窗戶上標示的那個角度，透過窗戶看到月球上的一個點，這個點就是計算機確定的著陸點。
如果指定區域有岩石或者環形山，阿姆斯特朗可以隨時推拉手中的操縱桿，在登月艙的前後或者左右位置「重新確定」一個登陸點。計算機會重新計算引導登月艙著陸的軌線，並給宇航員提供一個新的觀察角度。只要他願意，阿姆斯特朗可以無數次地重新確定著陸地點，直到人和機器達成一致意見，確定一個理想的著陸地點。最終，自動著陸系統就可以操控登月艙成功地安全著陸。
圖5–1 阿波羅11號在著陸的過程中，尼爾·阿姆斯特朗在月球上方幾十米的高度透過窗戶觀察和尋找著陸點。圖中，阿姆斯特朗伸出右手，準備關閉自動瞄準和自動著陸系統，切換至半手動模式。請注意觀察右下方的導航計算機。該計算機可以給出一個角度，供阿姆斯特朗透過無源平視顯示器（即刻在窗戶上的十字線）觀察和尋找著陸點
圖片來源：圖片由約翰·科諾根據本書作者的構思完成，在收集資料的過程中得到了保羅·費耶爾德的幫助。
但是，阿姆斯特朗根本沒有使用自動著陸系統。他不願意接受計算機為阿波羅11號選擇的著陸地點，因為那裡有環形山，還有岩石。在月球上方幾十米的高度，阿姆斯特朗沒有讓計算機重新選擇著陸地點，而是關掉了阿波羅11號的自動化系統，選擇用手動著陸方式。（這與電影《星球大戰》裡的盧克·天行者的做法不謀而合。盧克也關掉了計算機，依靠原力瞄準並摧毀了死星。）
在這次以及隨後5次阿波羅登月行動中，所有指揮官都在差不多的高度處關閉了登月艙的自動著陸系統。他們中的大多數人說，儘管計算機功能強大，允許他們重新選擇登陸地點，但由於計算機建議的登陸地點有岩石或者環形山，因此他們決定關閉自動著陸系統。
航天飛機也裝有自動著陸系統。由太空重新進入地球大氣層之後，航天飛機的溫度會變得非常高。隨後，它會沿著一束特別設計的微波，在計算機的導引下著陸。在這個過程中，宇航員只需在一旁監控，根本不需要觸碰控制開關（不過，他們仍然需要以手動方式放下起落裝置，打開減速傘）。1981~2011年，這些航天飛機一共執行了135次任務。每次飛行時，航天飛機指揮官都會在著陸之前就早早地關掉自動化裝置，以手動方式讓航天器著陸。
在航天飛機執行第三次飛行任務時，自動著陸系統差一點兒就完成了著陸。當時，為了做一個實驗，宇航員傑克·洛斯馬直到航天飛機離地37米時才關閉了自動著陸系統。在新墨西哥州的白沙國家保護區著陸時，由於風速過大，控制進近的軟件出了問題，以致在由自動控制切換到手動控制模式時出現了一些意料之外的動作，比如一個高難度的「後輪平衡特技」——航天飛機只有兩個後輪著地。雖然設計人員更新了軟件，但隨後的航天飛行再也沒有用過自動著陸系統。
人們難免認為，出現這種情況的原因是飛行員傾向於使用手動控制技術，而拒絕使用自動化裝置，這與工會組織反對技術革新的情況非常相似。毫無疑問，職業自豪感是原因之一，但如果過於強調這個原因就會蒙蔽我們的眼睛。
我問過一些航天飛機指揮官，既然他們用模擬器進行過相關訓練，也在練習機模擬著陸中使用過自動著陸系統，為什麼還要在實際飛行中關閉自動著陸系統呢？他們回答道，如果自動著陸系統出現問題，手動干預的難度將會非常大，甚至還會導致破壞性後果（而且，所有航天飛機備用著陸機場都沒有引導自動著陸系統的高靈敏度地面設備）。在只有一次機會的情況下，你很可能會選擇手動著陸吧。想想看，在法航447號航班的機器出現故障後，飛行員不是立即驚慌失措嗎？
不過，就像前文中提到的歐航飛行員一樣，航天飛機的飛行員也在接受引導提示和飛行航徑矢量的指引。事實上，自動著陸系統還在提供這些數據，因為飛行員並沒有完全關閉自動著陸系統，只不過不讓它向航天飛機發送操控信號。在飛行員手動操控航天飛機時，自動著陸系統的算法還在通過引導提示向飛行員發出各種指令。
身繫祖國財產安全與自身安全的阿波羅號宇航員及航天飛機指揮官，在處理人與機器的關係時做出了與歐航飛行員一樣的選擇，即選擇了有視覺回饋的富交互，而不是「控制鏈路頂端」的自動監控系統。
航天飛行給人類帶來了無數意想不到的困難，被航天飛機放棄的自動著陸系統不過是其中微不足道的一部分。2011年，航天飛機的退役引起了人們的無限想像，也把美國人推到了一個轉折點。此時，人類進入太空已有40年的歷史，而且無論是在虛擬世界還是在現實世界中，人類的太空飛行都取得了蔚為壯觀的成績，儘管其中也伴隨著一些災難性事故。
展望未來，觀察家們提出了一系列問題：人類是否需要繼續進行太空冒險呢？是否可以在地面上通過遠程方式實現太空探索的目標呢？在思考航天飛機留給人類的遺產時，人們發現值得關注的不僅是科研上取得的巨大成就，人類的作用同樣不容忽視。哈勃空間望遠鏡的修復和國際空間站的建造，似乎為重建傳統的人類臨場方式注入了活力。
與此同時，一個又一個小型機器人漫遊車登上了火星。儘管數據帶寬有限、時滯較長，但這些機器人漫遊車為科研團隊和大眾提供了去往火星的強烈臨場感。這些科研人員在地球上是如何產生「親臨火星」的感覺的？人類在火星上又是如何工作的？
為了回答這些問題，我們先看一些著名的載人和遙控航天飛行吧。哈勃空間望遠鏡的維護與修復工作，以及通過機器人漫遊車完成的火星遠程探索，都凸顯了人類在太空的臨場感，但是人類在這兩項活動中所起的作用截然不同。在前一項活動中，人類是修理工或者建築工，需要發揮能工巧匠的技藝；而在後一項活動中，人類是探索者，需要做出科學的判斷。
在這兩項活動中，隨著人類走出大氣層，在地球以外的環境開展工作，人類的經驗和技術也在龐大的星際網絡中不斷延伸。機器人技術的興起對哈勃空間望遠鏡的修理和空間站的建造產生了深遠的影響。登陸火星的遙控漫遊車使科研人員和工程師「置身」於另一個星球，並開展日常性的科研工作。
哈勃空間望遠鏡進入其太空軌道繞地球運行已有20多個年頭了。在其中16年的時間裡，人類在航天飛機的機艙外，通過自己的雙手對它進行了5次維修工作。乍一看，這似乎充分地展現了宇航員的技藝。不過，這些任務的完成與機器人技術也有著密不可分的關係。因此，在深入研究人類在火星以及更遙遠星球的遠程臨場能取得哪些突破性成果之前，我們有必要先思考「載人」航天飛機與機器人之間的密切關係，以及同機器人合作對於人類宇航員的重要意義。
空間望遠鏡的發展史，本身就是天文學家工作體驗的演變史。從本質上講，天文學家從事的是遠程探索工作，雖然不會親自前往他們所研究的環境，但他們的確是在偏僻的環境（例如，夏威夷莫納克亞山以及類似的荒郊野嶺，或者在夜深人靜的時候登上世界各地的建築物屋頂）中對研究對像進行認真觀測的傳統。如今，天文學家常常進行遠程觀察。他們坐在辦公室裡，提交望遠鏡觀測時間申請，然後就可以通過互聯網接收觀測圖像和數據。空間望遠鏡不過是天文學家遠離觀測場所的一個極端例子。
建立空間望遠鏡的想法由來已久。早在1923年，德國的火箭技術先驅赫爾曼·奧伯特就首次提出了這個建議。1952年，他的弟子韋納·馮·布勞恩與藝術家切斯利·邦艾斯泰合作，在《科利爾雜誌》上發表了一系列有影響力的文章和圖片，展望了人類探索太空的前景。馮·布勞恩提出，軌道空間望遠鏡可以通過機器人操控，而宇航員會定期前往更換膠卷。馮·布勞恩沒有預測到電子成像技術的進步，但他認為人類可以遠程為望遠鏡提供服務的理念卻成為現實。
圖5–2 切斯利·邦艾斯泰繪製的未來空間操作示意圖（1952年）。圖的左側是航天飛機，右側是空間站，中間是空間望遠鏡，一名宇航員正在為空間望遠鏡更換膠卷
不過，在早期的哈勃望遠鏡維修項目中，人們就提出了由機器人完成空中維修的設想。航天飛機與哈勃望遠鏡會和之後，宇航員通過操作機械手抓取望遠鏡，然後把它放到有效載荷艙裡的一個剛硬的支座上（這與實際的維修方式十分相似）。
不過，這個設想並不要求宇航員穿上宇航服，直接動手維修望遠鏡上的儀器，而是由機械手自動完成模塊更換。機械手會麻利地卸下並回收需要更換的模塊，然後安裝好新模塊。人們事先對所有零部件都有了充分瞭解，而且這些零部件都被加固過，即使20世紀70年代的機器人技術也能勝任這項與裝配線自動作業非常相似的任務。
人類將在航天飛機內部參與維修工作，由一名宇航員操控機械手按照預設程序完成各項任務。美國航空航天局的「衛星維修之父」弗蘭克·塞波琳娜回憶說：「宇航員的工作就是坐在艙內，按下按鈕，操控機械手更換模塊化的儀器。為了完成這項工作，人們製作了一個大型的實體模型，練習使用機器人拆卸、更換其中的儀器。在這個設想的激勵下，加拿大開發出遙控機械手，並在航天飛機研發項目進行到後期時把它安裝到了航天飛機上。
這個最初的設想有很大一部分被哈勃望遠鏡修復方案所吸納，包括望遠鏡的維修支座、由人坐在航天飛機裡操控的機械手。但是，修復方案還增加了一個關鍵性內容：宇航員身穿宇航服，進入有效載荷艙開展工作。通常，他們的身體會被綁在機械手的一端上，有時幾乎整個人都要爬到儀器裡面。
哈勃望遠鏡是美國國家航空航天局設計的第一顆由人類手動維修的人造衛星，在1990年進入太空軌道之後不久，就出現了維修問題。由於一系列計算錯誤和操作失誤，地面工程師在建造望遠鏡的主鏡面和用來測試評估主鏡面時，留下了一些瑕疵。
當人們發現哈勃望遠鏡不能取得預期效果時，這台超出當年和隨後幾年預算的造價昂貴的望遠鏡彷彿成了一個毫無用處的蹩腳貨。宇航員傑夫·霍夫曼回憶說：「哈勃望遠鏡幾乎成為第二個『興登堡』號飛艇，是美國國家航空航天局的一個災難。」這項計劃遭到無數的嘲諷和指責，例如，1990年7月9日的《新聞週刊》在封面上刊出了「時運不濟：美國國家航空航天局耗資15億美元鑄成大錯」的大標題。
隨著一些光學元器件發生故障，引人注目的哈勃望遠鏡修理任務就此拉開序幕。美國航空航天局召集有豐富航天飛行經驗的人成立了一個維修小組，並把艙外的主要工作交給了航天員傑夫·霍夫曼和斯多里·馬斯格雷夫。霍夫曼是一名天體物理學家，擁有哈佛大學博士學位，參加過前三次航天飛行任務。馬斯格雷夫的閱歷十分豐富，曾經是海軍陸戰隊的機修師、飛行員、醫生。由於馬斯格雷夫當過外科醫生，因此在精密性手工操作方面是小組中的權威人士。就像治病一樣，他們也會給哈勃望遠鏡「做手術」，更換零件，修復有問題的地方，完成一些重要的升級工作，在「縫合」之後再把它送回太空軌道。
在任務開始之前，美國航空航天局局長丹尼爾·戈爾丁把維修小組叫到他的辦公室，告訴他們美國航空航天局的前途全繫在他們的工作表現上了。建立空間站的申請正在等待美國國會的審議，到底有多少人支持還不得而知。美國航空航天局必須證明自己可以彌補自己在哈勃望遠鏡項目上所犯的錯誤，在哈勃望遠鏡沿軌道運轉的同時完成複雜的高風險維修工作。建設空間站需要大量體力勞動，但如果美國航空航天局不能在維修哈勃望遠鏡的行動中彌補自己的過失，美國國會不會再將更大型的項目交給他們。儘管這明顯是一項機械修理工作，但由於需要修理的是探索宇宙起源的儀器，所以它對於人類社會而言具有深遠的政治意義。
為了模擬失重狀態，維修小組在美國航空航天局的水下訓練池裡進行了長時間的練習。維修程序異常複雜，馬斯格雷夫和霍夫曼的腕帶任務清單根本沒辦法寫下所有步驟，屆時會由坐在航天飛機裡的其他宇航員讀出指令，並通過無線電發送到他們的耳中。霍夫曼和馬斯格雷夫對製造商開發的任務程序進行了完善、改寫，針對操作說明上沒有提到的意外情況，精心設計每一個動作。
1993年12月，「奮進」號航天飛機點火升空，開始執行有史以來最有野心的一項太空任務：宇航員將要完成5次太空行走，如有必要，還會進行第六次和第七次太空行走。起飛後的第二天，「奮進」號進入軌道，並且慢慢逼近哈勃望遠鏡。與此同時，維修小組對自己的設備進行了檢查。找到受損的哈勃望遠鏡之後，他們發現還需要解決另外一個問題：望遠鏡的太陽能電池板不能正常工作，明顯受到了物理損傷。第二天，為了維修太陽能電池板，位於馬里蘭州的地面控制台通過遠程操作，關閉了哈勃望遠鏡，並把天線收了起來。
在計算機的控制下，航天飛機迅速向望遠鏡靠近。隨後，指揮官理查德·科維接管了控制權，以手動操作的方式讓航天飛機飛到了距離哈勃望遠鏡約9米的地方。此時，哈勃望遠鏡看上去似乎紋絲不動。在霍夫曼的記憶裡，這台望遠鏡「無比神奇……你向外看去，這台巨大的望遠鏡就漂浮在有效載荷艙的上方，一動不動。但實際上，它和我們都在以每小時28 968千米的速度運動」。
圖5–3 正在執行修理任務（1993年）的宇航員傑夫·霍夫曼（褲腳有橫紋）和斯多里·馬斯格雷夫。注意觀察，霍夫曼的雙腿被綁在航天飛機遙控操縱的機械手上
圖片來源：美國航空航天局約翰遜航天中心。
在瑞士宇航員克勞德·尼科裡埃爾的操控下，「奮進」號的機械手抓住哈勃望遠鏡，向航天飛機貨艙裡的一個固定工作台處移動。科維在無線電裡喊道：「我們正在和哈勃先生的望遠鏡親密握手。」隨後，機械手將望遠鏡放到了貨艙。維修小組通過機械手末端的遙控攝像頭對「獵物」進行了一番詳細檢查。
第三天，馬斯格雷夫和霍夫曼穿上宇航服，開始進行第一次太空行走。他們把工具掛在胸前的口袋和「魚串鉤鏈」（這個工具有多個鉤子，彷彿釣魚人用來掛魚的鉤鏈）上。
他們身上掛著各種各樣的工具和配件，來到航天飛機的貨艙，開始在真空的空間裡佈置工作區。他們把貨艙變成了修理工的工作台，工作台上整齊地擺放著一排工具。有的工具是必需的，有的工具則是為了滿足不時之需。馬斯格雷夫回憶說：「我們準備了錘子、弓鋸、撬棍等。幸運的是，我們並不需要使用這些笨重的傢伙。不過，我們仍然做好了使用它們的心理準備。」
接著，霍夫曼在機械手的末端裝上了一個腳限位器，固定住自己的兩隻腳。仍然坐在航天飛機裡的尼科裡埃爾操控著機械手，帶著同事霍夫曼一起繞著望遠鏡走動，以便對望遠鏡做進一步的檢查。在任務剛開始時，霍夫曼需要告訴尼科裡埃爾如何移動。隨著任務的進行，尼科裡埃爾逐漸可以預見到霍夫曼的行動意圖，兩人的配合十分默契。
突然，一顆小螺絲釘從工具袋裡「逃」了出來，漂浮在貨艙的外面。這個突發情況引發了眾所周知的「螺絲釘大追捕」行動，因為這顆螺絲釘對哈勃望遠鏡或者航天飛機的精密機械來說都是一個潛在的危險。在尼科裡埃爾操控的機械手的協助下，霍夫曼來到遠離貨艙的外部空間，試圖抓住這顆螺絲釘。但是，機械手的運動速度太慢，霍夫曼根本追不上這顆螺絲釘。於是，航天飛機飛行員、機械手後備操作員肯·鮑爾索克斯走到計算機旁邊，修改了幾個參數，加快了機械手的速度。最後，霍夫曼終於抓到了那顆螺絲釘。
很快，馬斯格雷夫和霍夫曼打開了望遠鏡一側的門，就像機修工爬進汽車裡一樣，霍夫曼也爬到了哈勃望遠鏡裡面。他拆卸了幾個發生陀螺儀故障的組件，並換上了新組件。
在這一天的任務快要結束時，馬斯格雷夫轉身去完成另外一項任務，霍夫曼準備關上這扇門。他在訓練池裡練習過關門這個動作。霍夫曼回憶說：「於是，我合上門，轉動門閂，然後準備插上插銷。」但是，門關不上了。聽到霍夫曼的呼叫，馬斯格雷夫走了過來，他也發現無法插上插銷。霍夫曼至今還記得他們當時的沮喪心情：「這項工作基本上需要5只手才能完成，但是我們倆加起來才有4只手。」
為了解決這個問題，他們開始呼叫求助，並且把這個難題向地球上的工程師做了說明，還拍攝、上傳了照片。最終，他們想出了一個辦法：利用有效載荷約束裝置（一種貨物捆綁繩）把門向下拉。最後，門終於關上了。這次太空行走持續了近8個小時，是美國航空航天局歷史上第二長的太空行走。霍夫曼發現，太空行走對體力的消耗並不是很大，但卻讓人的精神備感疲憊。
第四天，宇航員托馬斯·埃克斯和凱西·桑頓為哈勃望遠鏡更換了損壞的太陽能電池陣列，還小心翼翼地安裝了COSTAR——可以彌補哈勃望遠鏡核心光學器材缺陷的光學矯正組件。
第六天晚上，霍夫曼和馬斯格雷夫在航天飛機有效載荷艙聚光燈的照射下，更換了哈勃望遠鏡的廣角行星相機。霍夫曼的雙腿再次被綁在由尼科裡埃爾控制運動方向的機械手的末端，在馬斯格雷夫的幫助下，從望遠鏡上拆除了這台儀器，它的大小與鋼琴類似。霍夫曼將這台儀器放入航天飛機貨艙裡的一個特製的運載工具，然後裝上了新相機。他清楚地知道，如果相機稍有搖晃或者有任何污跡，都會影響望遠鏡的成像質量。
之後，他們又花了三天時間，通過採取雜技表演般的行動，更換了太陽能電池陣列的驅動電子器件以及其他一些零部件。經過一番測試，尼科裡埃爾再次操縱機械手抓起望遠鏡，把它放回太空軌道。
在描述這次任務時，馬斯格雷夫使用了「舞蹈設計」、「芭蕾」等詞語，來凸顯這次維修任務的精細、完美和重要性。他認為，宇航員是耦合這個大型的人–機器人系統的關鍵，「我們是任務控制台的延伸，是控制人員的眼睛和手」。航天飛機飛行員肯·鮑爾索克斯說，這次任務是「飛行員與航天工程師的藝術創作和手工製作」。由於隨時隨地都有可能發生錯誤，導致代價巨大、令人難堪甚至非常危險的後果，因此現場氣氛非常緊張。
這次任務完成得十分順利，使哈勃望遠鏡成為美國航空航天局歷史上最富有成果的科學項目。哈勃望遠鏡不僅可以讓人類直接觀察早期的宇宙，而且它對宇宙大小與年齡的測算、對太陽系的形成以及其他現象的觀察結果改寫了天文學課本。
第一次修理工作不只是對哈勃望遠鏡做了一次「外科手術」，也不只是精密的手工操作，更是人與機器人之間的一次協作。固定在機械手末端的人起到了「末端執行器」的作用，是人–機器人系統的眼睛和耳朵。
這是一個引人注目的組合。維修小組有5名成員坐在航天飛機裡，通過語音、數據和視頻同休斯敦建立聯繫；尼科裡埃爾一面精準地操縱機械手完成各個動作，一面盯著窗外宇航員的工作進展情況；霍夫曼、馬斯格雷夫和埃克斯、桑頓分成兩組，在美國另一個地方的另一組人員的遠程指揮下，輪流作業。弗蘭克·塞波琳娜一直認為：「在完成維護任務的過程中，人和機器人缺一不可……機器人技術和人類一定要密切配合才可以。」這次任務的順利完成，證明他的觀點是正確的。
在第一次修理任務完成之後，宇航員們又在隨後的三次修理任務（分別於1997年、1999年和2002年實施）中完成了哈勃望遠鏡的後續升級工作。他們為望遠鏡加裝了照相機和光譜攝制儀，更換了出故障的傳感器和電池，讓望遠鏡的電子元器件基本達到了最新的技術水平。根據當初的計劃，在2004年對哈勃望遠鏡進行最後一次維修之後，宇航員將於2010年再次去往太空，將退役的哈勃望遠鏡帶回地球並陳列在博物館中。
然而，2003年1月，「哥倫比亞」號航天飛機在進入大氣層時失事，7名宇航員全部遇難。在美國航空航天局調查這次事故並重新評估「哥倫比亞」號的使命時，所有的航天飛機都暫時停飛了。
「哥倫比亞」號事故發生一年之後，美國航空航天局局長肖恩·奧基夫宣佈美國將不再利用航天飛機完成哈勃望遠鏡的修理任務。在陳述理由時，奧基夫指出了其中的風險。由於哈勃望遠鏡的軌道交角非常大，因此安排宇航員進入空間站是不安全的。如果出現一個與「哥倫比亞」號相類似的問題，返航時就會有危險。但是，奧基夫做出這個決定的時機引發了人們的猜測。就在兩天之前，當時的美國總統小布什宣佈了他的「太空探索遠景計劃」（Vision for Space Exploration），該計劃關注的核心問題是重返月球。近地軌道已經失去了吸引力，空間觀測家認為，哈勃望遠鏡成了小布什新政的第一個「受害者」。
支持這項任務的人四處活動，試圖說服美國航空航天局和國會改變這個決定。與此同時，美國航空航天局戈達德航天中心的專家們開始考慮用機器人完成哈勃望遠鏡的最後升級工作，並著手進行任務設計。為了解決這個問題，從2004年3月開始，1 000多人（其中包括來自美國航空航天局其他航天中心和承包商的人員）聚集在戈達德航天中心，用了一年時間，為2008年實施這項任務制訂計劃，還完成了該項目的初步評估。
2005年接任美國航空航天局局長一職的邁克爾·格裡芬對利用機器人完成該項任務的可行性持懷疑態度。後來，美國國家研究委員會的一項研究發現，使用機器人完成維修任務的風險極高，並且認為由人工完成維修工作是一個更好的選擇。這項研究令格裡芬的態度更加謹慎，他立即取消了機器人計劃，並在不久之後宣佈啟動SM4任務（即「第四次維修任務」）。SM4是一項基於航天飛機的任務，最終被安排在2009年由STS–125號航天飛機來執行。
戈達德航天中心的機器人計劃最終未能實施，不過，它仍然值得我們關注，因為它與人–機器人維修任務形成了一個鮮明的對比。而且，儘管原本計劃由機器人完成的這些任務最終由宇航員來完成，但是這個計劃還是產生了某種影響，是人與遙控系統共同演化的又一個實例。
戈達德團隊發現，機器人執行維修任務的設計工作異常複雜，更何況維修對像還是哈勃望遠鏡。根據哈勃望遠鏡的設計，它的維修應該由人而不是機器來完成。以哈勃望遠鏡的陀螺儀為例，這些精密的陀螺儀都位於望遠鏡內部很深的位置。在之前的三次維修任務中，6名宇航員爬進望遠鏡內部，蜷縮著身體，更換了其中8個陀螺儀。而且，每次更換都遇到了一些麻煩。
在機器人計劃和SM4任務中都擔任系統工程師的阿瑟·惠普爾發現，儘管他們在機器人計劃上絞盡腦汁，「但是因為設計的問題，這個界面特別難安裝，無論你怎麼努力，想完成任務都不是一件易事」。難以想像機器人可以像霍夫曼那樣爬進哈勃望遠鏡的內部，於是戈達德團隊另闢蹊徑，決定在一組相機的外部加裝一些陀螺儀。他們還發現，適合用機器人完成維護任務的那些設備，都具備優秀設計的普遍特點：被安裝在航天器的外部，伸手可及，便於拆卸。適合機器人的設計同樣適合人類，人類難以處理的設計對於機器人來說難度就更大了。
戈達德團隊為機器人設計了一組奇特的工具，用來實現打開艙門、擋住艙門不讓它關閉以及放置其他工具等用途。後來，這些工具的使用者變成了人類。在執行SM4維護任務時，7名維修小組成員使用了前幾次任務中用過的66件工具，以及原本是為機器人設計的100多件全新的工具。
在這些奇特的工具中，有一件工具的功能非常簡單，就是收納螺絲釘。美國航空航天局希望更換哈勃望遠鏡裡邊的電路板。這些電路板與那些可置換的部件有所不同，當初在設計時就是無法修理的。更換這些電路板需要鬆開幾十顆小螺絲釘。在為機器人完成該項任務進行設計工作時，戈達德團隊的工程師們準備了一個可以用螺栓固定在哈勃望遠鏡外部的特製回收盤。在SM4任務中，維修人員用這個回收盤收納螺絲釘。它可以有效地防止螺絲釘飄走，從而避免「螺絲釘大追捕」的事件再次上演。有了這件工具之後，執行任務的人就可以對哈勃望遠鏡實施「大手術」，拆卸100多個這樣的小螺絲釘，然後把這些螺絲釘放到回收盤裡，包起來收好。惠普爾發現：「為機器人執行任務而設計並接受過測試的特製工具，在人類執行維修任務時也可以有效地發揮作用。」
SM4任務是最富有成效的哈勃望遠鏡維護任務。它之所以如此成功，部分原因就是這些為機器人設計的工具。在任務執行過程中，他們也遇到了一些機器人難以處理的意外情況。有一次，宇航員邁克·馬西米洛在拆卸一個扶手時，發現一個螺栓滑絲了，用手工工具根本無法拆除。在考慮了一會兒之後，他選擇用暴力拆除的方法卸下了這個扶手。
在比較人和機器人執行維修任務的優劣之處時，戈達德團隊對兩者在時間上的差距進行了量化分析：機器人完成這項任務的計劃時間是73天，其中維修工作需要61天；如果由人類來完成這項任務，那麼從航天飛機發射到著陸一共只需要13天，其中維修工作需要6天。
惠普爾最後斷定，由人完成維修工作耗時少、效率高，由機器人完成維修任務，耗時較多但時間限制少。交互的時滯使遙控機器人的「行動–響應」週期變得特別長。惠普爾面對著一個微妙的難題，必須在成本、複雜性、時間、人的臨場感等因素中做出取捨。
哈勃望遠鏡的維修任務引人注目，但這些任務與馮·布勞恩最初提出的更換膠卷的任務並沒有多大的不同，從本質上講，它們都是機械維修任務。人類特有的能力來自靈巧的雙手和人體對物理環境的充分瞭解。不過，戈達德團隊提出的時間問題將空間維修任務與遠比它廣泛的人類探索活動聯繫起來了。
火星探索漫遊車（MER）任務的首席科學家斯蒂芬·斯奎爾基斯，經常因為任務進展緩慢而不勝煩惱。他說：「野外考察一周的工作量，火星漫遊車需要4年的時間才能完成。它的進度慢得讓人無法忍受。」惠普爾關於哈勃望遠鏡維修任務的發現引起了他的共鳴，他也認為機器人動作緩慢，而且遠程空間作業不可避免會有時滯問題（哈勃望遠鏡維修任務的時滯為幾秒鐘，而火星探索任務的時滯為20分鐘）。科學家們（確切地說，野外地質科學家們）認為，人類在同周圍環境進行內容豐富的實時交互時，所表現出來的特殊洞察力是值得稱道的。
因此，在考慮人與機器人在空間探索中到底應該扮演什麼角色這個問題時，月球和火星探索活動中凸顯的時間問題讓我們把關注的焦點再次投向野外地質學，也就是羅勃·巴拉德利用「阿爾文」號與遙控水下機器人進行的科學研究。
亞利桑那州立大學地球與空間探索學院的創立者基普·霍吉斯是一位研究成果豐碩的野外地質學家。在談到自己的工作時，他說「最好由一兩名地質學家獨自在野外開展工作」。地質學家的足跡應該遍及整個地球，還需要提出多種假設。隨著研究人員停下來認真研究所遇到的情況並對研究計劃做出相應調整，這些假設也應該隨之變化。霍吉斯在工作中追求的首要目標是製作一幅地質圖，大致表現出研究地域可能的地質演變歷程。他強調，從職業特點來看，地質學這門科學「對創造性思維的依賴程度更高，循規蹈矩的執行力相較之下並不重要」。霍吉斯認為，野外地質學研究「似乎離不開自主機器人的輔助」。
令人意想不到的是，地質學的研究區域分佈最廣，但是在20世紀卻引發了激烈的論戰。歷史學家內奧米·奧利斯克斯指出，美國地質學家在幾十年的時間裡拒不接受「板塊構造學說」的部分原因是，這個理論對他們鍾愛的野外地質研究方法構成了威脅。支撐「板塊構造學說」以及類似理論取得浩大聲勢的基礎是，一些基於實驗室研究、量化程度更高的科學研究取得了迅猛發展。對於野外地質學家而言，選擇接受哪種理論其實就是在兩種不同的人生道路中做出取捨。羅勃·巴拉德利用「阿爾文」號對水下野外地質學研究的成功干預（以及地質學家後來抵制更抽像、數據量更大的遠程臨場），就是在這種情況下做出的一種選擇。
儘管野外地質學是一門依賴直覺、默默無聞的學科，但是在阿波羅計劃中卻佔據了主導地位，宇航員與為他們培訓的地質學家之間合作得也十分成功。在完成了著陸月球的早期任務之後，阿波羅宇航員的注意力發生了轉移，開始考慮他們需要在月球表面完成哪些工作。他們迫不及待地參加地質學培訓，同地質學家與行星科學家密切合作，學習野外研究的方法。在擁有了跟野外地質學碩士研究生差不多的經歷之後，宇航員們在從事科學研究時態度都十分認真。
這種變化得到了美國航空航天局的認可。在做阿波羅17號登月艙的最後飛行準備時，美國航空航天局將從未去過太空的地質學家哈里森·施密特的名字加進了機組人員名單，讓他取代了一位有經驗的宇航員。在阿波羅17號機組人員中加入一名科學家，這似乎是對科學家的一種恩惠，是對他們重要價值的一種認可，科學研究的質量也可能會因此有重大提升。的確，積極遊說改變機組成員結構的美國國家科學院等組織對於施密特出現在任務名單中的現象，是持支持態度的。
但是，並非所有科學家都持有相同的立場，至少有一位參與程度很深的地質學家認為這是一場災難。這位地質學家認為，施密特在月球表面做出的一些判斷過於草率。他更傾向於用宇航員，因為他們都接受過地質學碩士水平的專業培訓，舉手投足就像一位實驗室技術人員。他們嚴守紀律，老老實實地充當地面科研人員的眼睛和雙手，而不會在科研方面做出一意孤行的判斷。這位地質學家說：「接受過良好地質學專業培訓的宇航員在言談舉止方面並不亞於受過訓練的地質學家。其他宇航員則會更嚴格地遵從計劃安排，更願意按指示和指令行動。」
在這位地質學家看來，這些宇航員與那些被綁在機械手末端、執行哈勃望遠鏡維修任務的宇航員沒有多大區別，都是各種專業人員延伸出來的可以移動的「眼睛」和「手」。事實上，現在仍然與施密特合作開展研究的霍吉斯認為，阿波羅項目「其實就是遠程機器人技術」，因為「這項工作的實質是將宇航員當作工具，努力生成數據並傳送回地球上的科研實驗室，供分析研究之用」。
布朗大學的吉姆·海德為準備執行阿波羅15號野外考察任務的宇航員戴夫·斯科特進行了培訓。海德強調，有必要放鬆對宇航員的限制，讓他們也可以做一些決定。時間是一個非常重要的稀缺因素，而且科研任務在進展上經常面臨壓力，這些情況意味著人必須擁有足夠的知識，才能在月球表面快速移動。（當然，這麼快的節奏也是人親臨現場造成的結果，因為他們擁有的維持生命所需的資源非常有限。）
如果我們把宇航員看成太空探索系統的一個部分，而不是在月球表面冒險的一個個孤立的人，就能更好地瞭解他們的狀況。登上阿波羅號之後，他們可以通過無線電與月球軌道上的一名同事以及與休斯敦的地面控制台取得聯繫。在登上漫遊車之後，漫遊車上安裝的電視攝像頭會把實況信號發回地面。在後期任務中，地球上的操作人員可以操控相機的雲台，追蹤拍攝宇航員的活動（就連宇航員乘登月艙升空返航的實況視頻也被傳送到了地球上）。
有了遠程控制攝像頭之後，我們只需稍微發揮想像力，就能想像地球上的人員通過同一個界面指揮漫遊車執行任務的情況。20世紀70年代，蘇聯就是通過地球上的控制台操控兩台月球漫遊車的，整個活動持續了近一年時間。對從地球到月球這樣的距離而言，遠程操作的時滯非常短，僅為幾秒鐘，因此具有非常高的價值。不過，美國航空航天局從來沒有將遙控漫遊車送到月球上（儘管目前有一些個人資助的項目瞄準了這個目標）。
面對由從事探索活動的科學家、從事技術工作的宇航員和准實時遙控漫遊車構成的月球地質研究體系，人們不禁要問：在其他行星上從事探索和科研活動時，到底需要什麼樣的臨場方式呢？
為了回答這個問題，我們不妨做一個思維實驗，想一想阿波羅17號宇航員的月球行走距離：22個小時（分三次），行走距離約為35千米（22英里）。如果將其畫成一個完整的圓，它的面積約為100平方千米。
現在，我們考慮月球探測機器人「跳躍者」的情況。從宇航員隊伍退休後在麻省理工學院任教的傑夫·霍夫曼就在從事這種機器人的研究工作。用脈衝電流發動一台小型火箭引擎，就可以讓這些機器人在月球表面「跳躍」行走。由於月球的萬有引力很小（約為地球的1/6），因此這些跳躍可以跨越幾千米的距離。
在我們的這個思維實驗中，探月任務從地球開始，將兩台「跳躍者」機器人送到月球上。在月球著陸之後，專門負責繪製地圖的第一台「跳躍者」機器人就會給自己鬆綁，然後以跳躍的方式圈出100平方千米的勘測區域，並利用高清晰度相機、激光雷達、分光儀以及其他傳感設備為整個區域繪製一幅地圖。地圖上標記有地形以及其他測量數據，精確程度非常高，可以達到毫米級。機載電腦處理完這些數據後，通過遙測線路發送回地球。隨後，位於休斯敦的數字製圖員就可以根據這些數據，嫻熟地繪製出一副毫米精度的勘測區域地圖。
之後，這些數據被轉交給一組地質學家。在接下來的幾個月時間裡，這些地質學家通過電腦顯示器研究這些數據集、地形圖和整個勘測區域。他們利用虛擬現實頭戴顯示器設備或者特殊的擬真室，模擬在該環境下駕駛月球車的體驗。由於數據集的比例尺非常小，因此在他們感興趣的地方，他們幾乎真的可以「停下來」認真勘查（當然，他們不會踢到石頭）。科研人員一起探索，不時地停下來，就展現在他們眼前的情況以及下一步計劃展開深入討論。
幾個月之後，地質學家們會匯總他們的研究成果，在勘測區域裡選出有價值的地點。最後，他們會提出一個採樣計劃，並交由一群工程師改編成一組指令和路線，由一直在月球表面待命的「跳躍者」二號付諸實施。
「跳躍者」二號的功能不是拍攝圖像，而是鑽孔、刮擦、錘打和採樣。假設地質學家根據「跳躍者」一號製作的地圖確定了100個點位，那麼在接下來的幾天裡，「跳躍者」二號就會有條不紊地收集樣品和石塊，然後送到實驗室儀器中。
實驗室儀器可以分解、分析樣品。如果這套儀器足夠先進，它甚至還可以把樣品分類，放進標本袋，然後裝到一個小型火箭上。隨後，這個火箭會從月球起飛，回到地球（20世紀70年代，蘇聯的登月計劃就採取了這種做法）。
整個過程的進展速度遠比為期三天的阿波羅17號登月活動緩慢，需要3~6個月的時間才能完成。
我提出這個思維實驗的目的並不是倡導設計一個類似的任務，儘管這對現有技術而言並不是一件難事。我希望通過這個實驗強調一個問題：宇航員的哪些行為，是地質學家在地球上通過研究超高精度的3D圖像所無法實現的？研究土壤？獲得「情景意識」和「臨場感」？與周圍環境進行實時交互？火星探索漫遊車項目產生的真實體驗有助於回答這些問題。
2003年，兩輛移動式機器人——「精神」號與「機遇」號，從地球發射升空，並於2004年分別抵達火星的兩極。兩台機器人各攜帶一套照相機、儀器和工具，因此它們可以在火星上穿行幾千米的距離，並完成繪製地圖、鑽孔及岩石分析等工作。這次科研活動的首要目標是尋找火星早期有水存在的證據，終極目標是尋找地球以外的生命。
儘管按照最初的計劃，這次活動的持續時間僅為90個火星日，但是兩輛探索漫遊車在火星上的實際工作時間延長了許多倍。2009年，「精神」號陷入了泥土，並於2010年失去聯繫，而「機遇」號則在計劃截止日期之後又工作了10年。截至2014年，「機遇」號的行走距離（40.25千米）比阿波羅17號月球漫遊車和蘇聯的Lunokhod二號月球漫遊車的行走距離（分別為35.7千米和39千米）都長，創造了一項地外行星漫遊車行駛里程紀錄。
多年來，這些漫遊車一直由美國航空航天局位於加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室控制。實驗室的工程師和科研人員坐在沒有窗戶的房間裡，通過向漫遊車發出指令、審閱數據，進行對火星的全面探索（在剛開始的幾個月裡，這些科研人員都需要「按計劃」執行一些科研任務。之後，很多人都會返回自己所在的研究所，通過互聯網參與後續工作）。
漫遊車需要太陽能電池板為其提供動力，因此大多數操作都需要在火星上的白天進行。火星日比地球日長約40分鐘，有時候兩者正好同步（此時，這些科研人員上的是白班），但有時候火星日和地球日相反，導致科研人員總上夜班。有的佩戴多塊手錶，分別顯示火星時間和地球時間。這種不規律的作息時間，或者說「行星時差」，會對人的工作表現造成負面影響，長此以往，就會影響到漫遊車的科研產出效率。
不過，在21世紀的頭10年，已經有為數不多的科研人員適應了這種生活。他們早晨開車去上班，但他們的工作對像卻在另一個星球上。在與他們相距不遠的地方，「捕食者」無人機的機組人員也過著類似的生活：早晨開車去上班，從事的工作則是參與遠程戰爭。
圖5–4 親臨火星的感覺。參加火星探索漫遊車科考活動的科研人員正在查看地圖和科考計劃
圖片來源：威廉·克蘭西的《火星探索》。
這是一種異乎尋常的工作。地質學家進入這一行的原因有可能是他們喜歡從事戶外考察活動，但現在，他們卻被關在有空調的房間裡，整天不是盯著顯示屏，就是開各種各樣的會議。與傳統的野外地質考察有所不同，他們需要通過架設在兩個不同行星之間的有時滯、帶寬有限的鏈路，協調人和機器人，讓他們進行更密切的合作。
比爾·克蘭西是計算機和認知科學家，研究過科研人員在與世隔絕的北極環境中使用機器人的情況。後來，他的注意力轉移到了噴氣推進實驗室的工作人員身上。在研究這些工作人員所做的火星探索工作時，科研人員產生的對遙遠行星的臨場體驗激發了他的興趣。
公開描述和媒體報道（包括美國航空航天局發佈的資料）常常把火星探索漫遊車稱作「機器人探索者」。但是，這種叫法顯然是不對的。機器人無法自主探索，無法做出判斷，也無法完成任何科研活動。因此，它們不能被稱作「機器人探索者」，而更像遙控水下機器人——二者唯一的區別是指令與響應之間的20分鐘時滯。
克蘭西說，漫遊車是人們「當作工具使用」的機械裝置，是人類延伸到地球以外的「眼睛」和「手」。他認為，漫遊車不像科學家，而更像可編程的移動實驗室；它不是認知代理人，而是物理替代者。他在相關論述中描繪過科研人員「化身為漫遊車」的體驗。用「捕食者」無人機飛行員的話來說，科研人員想像著「自己置身於漫遊車的景象」，結果發現自己好像真的親臨其境了。想看漫遊車後面的情況，就會轉身朝自己的身後看；想看石頭四周的情況時，就會拚命伸長脖子向一側看。一位科研人員說：「這是一種人機合一的奇怪感覺。漫遊車變成了我們的一部分，我們也變成了漫遊車的一部分。」還有一位科研人員說：「我的整個身體都變成了漫遊車。」
既然有這樣的感覺，把漫遊車稱作「機器人探索者」又有什麼意義呢？
在這個問題的引導下，克蘭西闖進了野外科考與遠程臨場的研究領域。他發現，一些任務報告不斷地「把機器人在遠程控制下做出的行為視為它們的自主行為」，例如「『精神』號又採集了一些右前輪圖像」。
首席科學家斯蒂芬·斯奎爾斯稱，為了生計，他「在另一個世界裡從事地質研究」，而「行星探索、機器人技術和管理等因子構成了一個非常奇怪的組合」。在談及團隊的研究工作時，他常常稱他們的團隊就在火星上。比如，他會說「我們在平原地區勘查的時候……」，還會說「我們已經到達『耐力』號隕石坑……」（意思是「我們眼前是斜坡」）。與「傑森」控制車內部環境相似的是，克蘭西發現火星探索漫遊車工作小組也有一種強烈的臨場感，彷彿置身於所研究的地形地貌。「通過漫遊車，我們彷彿全部來到了現場！」
火星與地球的平均距離是1.4億英里（約2.25億千米），這意味著從地球上發出的指令要以光速傳播約12分鐘之後才能到達漫遊車，漫遊車根據指令完成的動作要在約12分鐘之後才能被地球上的人看到（實際所需時間為3~22分鐘）。在實際操作中，這意味著研究團隊的工程師們向漫遊車發出指令並看到執行結果的頻次大約為每天一次。
密切關注這些任務的人常常認為，如此長的時滯會徹底破壞人們對火星探險的臨場感，但克蘭西的研究發現情況正好相反。時滯催生了每天循環一次的交互週期，「增強了協同作業的感覺，進而讓人們產生了親臨火星的體驗」。在使用「傑森號」的過程中，機器人科學家逐漸把「傑森」的控制室變成了海底世界實時研討會的會場。而在火星項目中，人機交互的日循環使人們深入地沉浸在機器人發送回地球的數據之中，臨場感實際上得到了加強。
「精神」號與「機遇」號不會自主工作，而是成了科研人員身體和感官的物理替代品。從認知角度看，研究工作仍然是在帕薩迪納完成的，只不過在空間與時間上發生了一些變化（空間上是上億千米的距離，時間上是週期一天的日循環）。「捕食者」無人機操作人員的臨場感對他們所處社會環境有很強的依賴性，與之相似，科研人員因為自己的感知、團隊合作、星際系統和漫遊車而產生了身處火星的感覺。地球上的團隊可以看到火星的物質，分析所接收的數據和圖像並做出決定，將指令發給漫遊車，然後監控漫遊車根據指令採取的行為。用克蘭西的話說，這些行為構成了「遠程機器人的活動、評估和編程的日循環」。至於說整個循環過程需要一天，而在地球的沙漠裡用地質錘敲打岩石只需要幾毫秒，從長遠來看，兩者之間的差別幾乎可以忽略不計。
現在，我們回想一下斯奎爾斯在評價漫遊車工作進展緩慢時經常說的那句話：「野外考察一周的工作量，火星漫遊車需要4年的時間才能完成。這種進度慢得簡直讓人無法忍受。」這個觀點似乎有點兒奇怪，因為它會讓人誤以為派宇航員登上火星的主要原因是人的速度比漫遊車快。幾乎沒有人認為這個理由站得住腳，因為將人送上火星，哪怕只在那裡停留幾個月的時間，也需要耗費大量財力。借助漫遊車，火星上的研究工作已經持續了10多年的時間了，但其代價僅相當於一次航天飛行的成本。
克蘭西解釋說，從斯奎爾斯對漫遊車速度的評論可以看出，科研人員的心中有一定程度的對火星臨場感的需求。遠程機器人技術可以提供臨場感，但是需要付出一定的代價。克蘭西說：「科研人員希望可以親自前往考察現場，但機器人技術卻讓他們遠離現場。」遠程機器人取得的成功，反而讓科研人員意猶未盡。就像「捕食者」無人機的飛行員所感受到的有限臨場感一樣，漫遊車給科研人員帶來的臨場感也是「不盡如人意」。
科研人員認為，「地質學家一分鐘的工作量火星探索漫遊車需要花費一天的時間才能完成」的觀點是一個「根本性的謬誤」。事實上，等待時間有利於研究者分析數據、認真思考，並且方便科研小組集體商討下一步活動。像「傑森」的控制小組一樣，地球上的科學家們在執行下一個步驟之前可以先深入討論，然後做出決定——在空間和時間兩個維度上做出新的工作安排。
漫遊車被稱作「機器人探索者」的一個原因是，人們認為這些機器人可以自主作業。但是，20分鐘時滯造成的遠程環境浸入感有更豐富的內容，可以幫助我們在具體環境中實現漫遊車的自主性。在等待地面指令的時候，「機遇」號應該可以利用漫長的時滯執行本地指令。而且，「機遇」號也確實完成了無數的本地反饋循環和維修工作，在沒有人類干預的情況下，控制所有儀表並保證漫遊車處於健康穩定的狀態。
但是，在實際情況中，漫遊車的自主性所發揮的作用是，為人類工程師操控漫遊車提供了一個便利條件。舉個例子，漫遊車在遇到一堆岩石或者障礙物時，可以根據自帶相機拍攝的圖像，利用AutoNav程序自主地設計行進路線。但是，在這個過程中，漫遊車每10秒鐘就要停下來一次，對著眼前的地形觀察20秒鐘。因此，這樣的自主性非常費時。如果人類事先規劃好前進路線，漫遊車的速度就可以提高三倍。在另外一種自主模式下，漫遊車可以根據科研人員設定的標準自動選擇岩石目標。在所有模式下，自主性都能讓機器人完成人類操作員設定的特定任務，但也會涉及一個平衡問題。例如，要讓漫遊車更快速地到達指定位置的話，地球上的人就需要花費時間完成大量的分析、規劃工作。
用克蘭西的話說，這裡的自主性其實就是「人、技術和任務環境之間的相互關係」。事實再次證明，只有在特定背景下，自主性才有意義。火星探索漫遊車項目的一位機器人技術工程師發現，他幫助設計製造的機器人在野外勘查現場並不是一個可以自由行動的智能體，而更像一名「合作夥伴」；不像一個技術型機器人，而更像人類的合作者。對於這個發現，他感到非常「驚訝」。很顯然，這位工程師之所以感到驚訝，是因為他在實驗室裡建立的自主機器人概念與機器人在現實世界中的應用發生了衝突。
有人指出，人類親臨火星將會提升野外勘查的效率。但是，為什麼要追求效率呢？花更少的時間，做更多的工作，到底有什麼好處呢？他們的回答是，因為野外勘查的時間非常寶貴、稀缺，所以人們一直夢寐以求在盡可能短的時間裡獲得盡可能多的數據。但是，火星探索漫遊車項目的野外勘查持續了至少10年。而且，在火星日的間隙裡，科研小組抓緊時間釐清思路、達成一致意見、制訂後續計劃，因此這些時間並沒有被浪費掉。
阿波羅號宇航員常常談及他們在執行任務時趕時間的情景。由於人類的存在，他們必須在限定時間內完成大量工作。在他們看來，既然科學研究是一種智力活動，那麼將認知結果及時傳播出去肯定很重要，不是嗎？
我詢問過一些野外地質學家，他們的工作為什麼需要與周圍環境發生實時交互？如果放慢進度，將會造成什麼損失？經過一番討論，最後，基普·霍吉斯說：「我一直認為，野外地質勘探在等待時間長短這個方面沒有任何要求。」
別忘了，我們討論的是地質學。海洋深處以及地球、月球和火星表面，這些環境成千上萬年來都沒有發生太大變化，研究它們的時間足夠充裕。
當然，瞬息萬變的現象俯拾即是，在研究這些現象時，科研人員必須實時掌握相關情況。比如，泥漿和熔岩的流動，或者在「阿爾文」號造訪的深海熱液噴口區生物的生活習性。但是，即便是觀察這些生物，大多數生物學家也不願意打擾它們的生活。因此，簡單的高速攝錄裝置可能是較為合適的觀察工具。在行星探索活動中，研究對象的變化速度都非常慢。對於岩石而言，由人類在兩周內完成勘查任務（成本為1 000億美元），還是由機器人耗時10年完成這項任務（成本為10億美元），兩者之間沒有多大的差別。
美國得克薩斯大學的天文學家丹·萊斯特認為，我們應當反思傳統的探索概念。他指出，儘管人類科學家和他們的火星漫遊車顯然是在從事探索工作，但美國航空航天局仍然將「探索」一詞僅用於指人類的航天飛行，美國國會在立法時則使用了更籠統的「人類（在太空中的）臨場」。萊斯特說：「如果美國國會在審批一個價值170億美元的計劃時使用『人類臨場』這個詞，就說明這個詞值得我們加以關注。」
既然「精神」號和「機遇」號提供的這種遠程臨場感足以滿足人們的需求，那麼為什麼還要求人類「親臨現場」，去往火星這樣一個陌生的環境呢？
萊斯特警告說，在他看來，太空探索「與類地行星遠程機器人研究是大不相同的」。他指的是等待時間，即通信過程中信號和數據的延時傳輸。萊斯特認為，這些等待時間讓人在火星上的臨場感變得「無比糟糕」。在他看來，臨場感要求等待時間必須處於人類反應時間（約200毫秒）的範圍內，而火星到地球的距離是無法滿足這樣的要求的。
在200毫秒之內，光傳播的距離約為3萬千米（約1.8萬英里）。萊斯特把這個距離稱作「認知地平線」。在這個距離以內，我們可以產生遠程臨場感，反之則不能。月球的距離比認知地平線遠6倍，火星到地球的距離是這個距離的幾千倍。
萊斯特與美國航空航天局的哈利·特洛森認為，即使無法去往火星，人類也必須實現在火星環境中的實時臨場感。如果從地球發射一個質量體，讓它到達圍繞火星的運行軌道上，與代價昂貴、危險性高、發射至火星表面的質量體相比，二者對質量體的質量有不同要求，前者可以接受的質量僅為後者的1/2。萊斯特和特洛森支持「在軌機器人技術」，讓宇航員在圍繞火星或其他星體的運行軌道裡操控星體上的機器人。他們指出：「由人類臨場衍生的探索活動可能不需要人類親臨現場，儘管它可能需要人類待在附近的某個位置……這樣做的意義其實就是將人類的感知從某個可能不是很友好的地點傳遞至另一個比較友好的地點。」
這種認知延遲的觀點比認為遠程臨場並不真實的觀點更值得讚賞，但它也會導致另外一個錯誤傾向，讓人們以為有時滯的臨場感不是一種真實的臨場感。飛行員在操控「捕食者」無人機時，時滯比萊斯特和特洛森的認知地平線要長近10秒鐘，我們可以詢問他們是否體驗到了臨場感。比爾·克蘭西對火星探索漫遊車團隊的研究，以及他收集的大量經驗與系統數據，都與這個錯誤假設完全相反。時滯為什麼會破壞臨場感？如果我們的數據是幾分鐘甚至幾個小時之前獲取的，難道我們就無法產生臨場感了嗎？
如果研究對像成千上萬年來都沒有發生變化，那麼我們等待20分鐘又有什麼問題呢？萊斯特和特洛森可以接受人類臨場感在空間上的變化，但卻不願意接受它在時間上的變化。
我的目的不是支持或反對人類的航天飛行。無論在過去還是將來，證明航天飛行有重要意義的理由總是與工程示範、民族尊嚴和國際競爭有關，而與認知或行為任務的優點則關係不大。事實上，航天飛行突出地體現了空間、時間、任務複雜性、機器人技術與人類體驗之間的關係。在近地軌道，等待時間比較短，直接操控遠程機器人系統可以完成很多任務。在時滯稍長一點兒的月球上，遠程操作展現了美國航空航天局尚未發現的巨大潛能。火星上的時滯長得多，人類的行為和作用必須通過工作實踐和自主機器人等技術分佈到時間這個維度上，創造出新的工作方式。所有這些並不意味著我們從此以後可以體驗在火星地表的臨場感，而是為我們帶來一個新的合作方式，賦予我們新的科研方法以及探索我們這個世界與太陽系的新方法。
在太空中，由於距離遙遠，傳播認知結果需要耗費時間，但也便於我們瞭解自主機器人作為人類的合作夥伴是如何為整個太陽系繪製地圖的。在下一章，我們將討論如何在地球表面將人類對世界的理解編寫到自主型系統的程序之中。