劉增義

人類要實(shí)現(xiàn)到太陽(yáng)系以外太空遨游的夢(mèng)想在以后的幾十年內(nèi)還不大可能，但在此其間人類將竭盡全力在發(fā)射運(yùn)載火箭、建立國(guó)際空間站和尋找空間能源等方面有所突破。

美國(guó)會(huì)支持“太空人”計(jì)劃嗎?這在反對(duì)者與支持者雙方之間引發(fā)了一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論。

反對(duì)方指出載人的空間活動(dòng)代價(jià)過(guò)高，每次往返飛行耗資5億美元，而且國(guó)際空間站預(yù)算達(dá)到350億美元～400億美元之巨。他們表示，從這些空間投資迄今的回報(bào)來(lái)看還不能證明它的合理性，甚至對(duì)許多新材料和純晶體的空間試驗(yàn)也表示懷疑，提出是否能在成本低很多的地面來(lái)完成，或者采用低成本不載人火箭上的自動(dòng)操縱系統(tǒng)完成。他們以為在如此多地面需求尚未滿足的今天，向太空投入一筆筆不定回報(bào)的巨額資金是不計(jì)后果的。

載人空間計(jì)劃的支持者們難以辯駁這些觀點(diǎn)，但他們也提出目前空間飛船的存在可以為我所用，并且深信在太空環(huán)境下創(chuàng)造的各種新材料可證明是極其有用的，如不同的理想晶體能使人類破解各種病毒的分子結(jié)構(gòu)之謎，從而造出能攻克各種危重疾病甚至艾滋病的有效藥物，但這些晶體在地球重力場(chǎng)環(huán)境中是造不出來(lái)的。同時(shí)，他們爭(zhēng)辯說(shuō)，國(guó)際空間站象征著第一次大規(guī)模的國(guó)際聯(lián)合，將促進(jìn)國(guó)家間的合作與了解，有助于消除未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)。

一種極具代表性的觀點(diǎn)確信，對(duì)新領(lǐng)域的探索和對(duì)深空間的征服始終貫穿著人類的創(chuàng)造力，它促進(jìn)了知識(shí)與文化的進(jìn)步。

1993年，美國(guó)國(guó)會(huì)僅以1票之差通過(guò)國(guó)際空間站計(jì)劃，這是人類征服太空史上的重大事件，它的關(guān)鍵性作用將深刻影響人類的未來(lái)。美洲的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了西方文明，使后續(xù)的幾個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展。開(kāi)發(fā)空間和向其他星球移民不失為一選擇，使人類的發(fā)展不至于因人口急劇增長(zhǎng)而停滯不前，所以對(duì)空間的開(kāi)發(fā)是非常必要的。

人類空間開(kāi)發(fā)的近期目標(biāo)

當(dāng)今世界上存在兩個(gè)各自獨(dú)立的載人空間運(yùn)輸系統(tǒng)，即美國(guó)的宇宙飛船和俄羅斯的“聯(lián)盟”號(hào)火箭。因此即使兩個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)中有一個(gè)發(fā)生故障，載人空間活動(dòng)也未必會(huì)停下來(lái)。國(guó)際空間站計(jì)劃已獲美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)，它的許多關(guān)鍵部件目前正在生產(chǎn)之中，未來(lái)空間載人活動(dòng)會(huì)穩(wěn)步開(kāi)展。國(guó)際空間站始終預(yù)備給養(yǎng)和交替乘員，所以一旦空間站建成并永久性載人運(yùn)行，即便像“挑戰(zhàn)者”號(hào)的嚴(yán)重事故也不會(huì)終止人類的空間載人活動(dòng)。

目前，一些造價(jià)昂貴的項(xiàng)目正在進(jìn)行與規(guī)劃，包括發(fā)射大量通訊衛(wèi)星到軌道的立項(xiàng)。一般來(lái)講，衛(wèi)星發(fā)射將提供對(duì)空間活動(dòng)的另一類支持，因此衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的大市場(chǎng)正促使技術(shù)貿(mào)易公司開(kāi)發(fā)基于可復(fù)用式火箭的不載人空間運(yùn)輸系統(tǒng)。如獲成功，這些工程將提供通向太空更安全、更可靠、更經(jīng)濟(jì)的空間旅游服務(wù)，同時(shí)也有益于其他與空間有關(guān)的活動(dòng)。因此，美國(guó)航空航天局(NASA)正在為X－33計(jì)劃提供資金資助。這項(xiàng)可復(fù)用式單極軌道火箭的亞軌道首發(fā)試驗(yàn)，被稱為“冒險(xiǎn)之星”火箭，可提供更為經(jīng)濟(jì)的載人空間運(yùn)輸系統(tǒng)。

來(lái)自深空間的能源

國(guó)際空間站，顧名思義僅僅是一個(gè)站——人類到遙遠(yuǎn)太空探險(xiǎn)的第一歇腳處。然而，一旦建成國(guó)際空間站并且運(yùn)營(yíng)順利的話，人類下一步的目標(biāo)將是什么呢?一項(xiàng)很有價(jià)值的空間探險(xiǎn)可能是建立軌道太陽(yáng)能發(fā)電站。

今天無(wú)論發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，都需要大量的電力。諸如中國(guó)和印度等發(fā)展中國(guó)家，人口已超過(guò)10億，要追求與美國(guó)人、歐洲人同樣的科技進(jìn)步和現(xiàn)代生活的享受，就需要大量的電力能源支持，即建造許多的電站。

因核電被人們認(rèn)為是一種不可靠的動(dòng)力資源，所以惟有煤火電站才被認(rèn)為是滿足發(fā)展中國(guó)家能源需求的切實(shí)可行的途徑。但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看煤火電站比核電站甚至更不能接受，因其產(chǎn)生大量二氧化碳和其他有害氣體，加劇了全球變暖。所以今天惟一可接受的干凈能源是來(lái)自太空的太陽(yáng)能，通過(guò)裝在地球軌道上的大量太陽(yáng)能面板，收集太陽(yáng)能并以微波形式發(fā)射到地面。

另一更雄心勃勃的計(jì)劃是把太陽(yáng)能電站建在月球上，在那里建電站材料大都是就地取材，并且便于運(yùn)行和維護(hù)?；诖笮途圩兡茈娬竞茈y說(shuō)在21世紀(jì)中葉之前就能供電，所以真正干凈的燃料將只有氦了。而這種形式的元素只能在月球表面才可采到，故載人運(yùn)營(yíng)先到月球?qū)⑹莿?shì)在必然。

科學(xué)家們真誠(chéng)地希望未來(lái)人類生活安然無(wú)恙，因此不喜歡不切實(shí)際的行動(dòng)方案，但人類要大步前進(jìn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)空間開(kāi)發(fā)項(xiàng)目是合情合理的。當(dāng)然，未來(lái)極大地?cái)U(kuò)展太空空間活動(dòng)以及進(jìn)行永久性的月球移民，是人類不斷走向更為廣闊宇宙空間的第一步。

空間旅游的開(kāi)發(fā)

在不久的將來(lái)或更為遙遠(yuǎn)的未來(lái)，人類可能開(kāi)發(fā)的另一空間活動(dòng)將是太空旅游，這是一項(xiàng)無(wú)須政府決策的純商業(yè)活動(dòng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，太空旅游會(huì)把空間活動(dòng)的各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)推進(jìn)到更加穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)之上，并將大大擴(kuò)展人類的空間活動(dòng)范圍。目前，盡管一些人也關(guān)注到空間旅游數(shù)十億美元的潛在市場(chǎng)，但一些技術(shù)上的難題尚待研究。

首先，必須制作類似“冒險(xiǎn)之星”的可復(fù)用式載人火箭；其次，需設(shè)法提高空間載人火箭的承載能力。迄今為止，世界上最先進(jìn)的火箭只能提升其發(fā)射重量的25％進(jìn)入到軌道——而且這一比例在近40年中幾乎沒(méi)有發(fā)生改變和刷新。其原因在于材料特性和化學(xué)動(dòng)力源所限，且在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)這些領(lǐng)域也沒(méi)有任何重大突破的跡象。

太空運(yùn)營(yíng)成本因采用有助于復(fù)用式火箭穿過(guò)地球大氣層的吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或略有下降，但目前提升有效負(fù)載到軌道的最低成本在2萬(wàn)美元／千克以上，如此一張到太空旅游的票價(jià)最少不會(huì)低于100萬(wàn)美元。問(wèn)題是繞地球旅行一次就要支付如此昂貴的票價(jià)是否會(huì)吸引足夠多的旅客。然而，一旦建成國(guó)際空間站，各具特色的太空設(shè)施可為旅游者提供更多的太空娛樂(lè)項(xiàng)目和更長(zhǎng)時(shí)間的服務(wù)，空間旅游可能會(huì)變得更具吸引力。

倘若國(guó)際空間站發(fā)展成為所有空間活動(dòng)的中心，就可能出現(xiàn)具有服務(wù)與維修功能的火箭中途加油站。而這些發(fā)展最終將導(dǎo)致空間站工業(yè)園的啟動(dòng)、空間旅館與娛樂(lè)中心等不同設(shè)施的構(gòu)建。一旦能夠提供如此豐富多彩和盡可能長(zhǎng)時(shí)間的空間旅居服務(wù)的話，那么更多的人們將情愿支付進(jìn)入太空旅行的高水平消費(fèi)。人們甚至?xí)ㄔ焯蔗t(yī)院，病人在失重的條件下或許能起死回生。

由于人類渴求大量干凈的電力能源，所以下個(gè)空間開(kāi)發(fā)目標(biāo)自然是向月球移民了。科學(xué)家在月球極地的隕石坑口發(fā)現(xiàn)了大量冰體形式的水，這為開(kāi)發(fā)月球僑居地提供了前提條件。在這些僑居地上可能會(huì)出現(xiàn)大型工業(yè)園和利用月球低重力條件設(shè)置的太空旅館。具有良好設(shè)施的月球基地可能成為人類到達(dá)其他行星旅行的中途歇腳點(diǎn)，而下一個(gè)中轉(zhuǎn)點(diǎn)的首選目標(biāo)很有可能是火星。

人類空間開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)期目標(biāo)

人類會(huì)訪問(wèn)其他星球，并向那些太陽(yáng)系以外深層空間里類似于地球條件的天體移民嗎?天文學(xué)家認(rèn)為，在1000個(gè)星球中或許只有一個(gè)完全符合地球條件的——有適合的氣候、海洋、陸地和大氣層。離地球最近的恒星大約超過(guò)4光年，而繞恒星旋轉(zhuǎn)的行星離太陽(yáng)幾近10光年～50光年，在銀河系中離地球最遠(yuǎn)的恒星幾乎有10萬(wàn)光年之遙。

人在其有生之年可能橫穿如此遙遠(yuǎn)的茫茫太空嗎?回答是絕無(wú)可能。首次到遙遠(yuǎn)恒星造訪的也不會(huì)是人類，而是機(jī)器人探測(cè)器。探測(cè)器的運(yùn)行速度比光速慢得多，所以探測(cè)遙遠(yuǎn)的星系將耗去幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)光。但是只有在探測(cè)器的探測(cè)工作完成并使人類了解銀河系周邊環(huán)境特點(diǎn)之后，才能使人類進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的宇宙去探險(xiǎn)。

根據(jù)美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理教授杰拉德·奧尼爾提出的建議，人類到太陽(yáng)系以外的遙遠(yuǎn)太空去旅行，惟一可想像的途徑是通過(guò)向大量的空間“島”上永久性移民。難以估計(jì)這些數(shù)百萬(wàn)噸重的物體能以接近光速的速度到達(dá)太空的任何地方，所以除了將人置于暈厥狀態(tài)之外，要到達(dá)遙遠(yuǎn)距離太空旅行的“預(yù)定陸地”尚需一代接一代人的連續(xù)操作。

人類向整個(gè)銀河系移民是一個(gè)極為緩慢的過(guò)程，不能期望這一遷移在21世紀(jì)就能完成。然而，當(dāng)人們意識(shí)到人類現(xiàn)階段的空間開(kāi)發(fā)已延續(xù)了數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間時(shí)，以人類應(yīng)有的耐心最終會(huì)實(shí)現(xiàn)自己的空間目的。

董兆惠 圖