點兵堂
話說第二次世界大戰(zhàn)末期,遭遇同盟國東西兩線猛烈夾擊的德意志第三帝國,于隆隆的炮聲中迎來了末日。
在瘋狂和絕望的雙重驅(qū)使下,德國的科學(xué)家們孤注一擲,提出了大量想象力突破天際、與現(xiàn)實嚴重脫節(jié)的新式武器設(shè)計,例如重達一千多噸的“巨鼠”超重型坦克、航程兩萬公里的“銀鳥”空天飛機等。這些脫離了理性和常識的武器,被日后的軍事愛好者戲謔地稱為“納粹黑科技”。
在這之中,有一款“黑科技”的威力最強、工程量最大——同時也最不可能實現(xiàn),這便是本文主角:太陽炮。
太陽炮的狂想,起源于1929年。在這一年,德國著名的火箭科學(xué)家赫爾曼·奧伯特在日常研究的過程中,意外開啟了一個驚天的腦洞:將一面直徑為100米的巨大反射鏡發(fā)射到太空,它可以在夜間將太陽光反射到地球上。這樣一來,普通農(nóng)作物就等于一天二十四小時都能享受到太陽光照,生長速度就可以大大加速,迅速提升田地的糧食產(chǎn)量。另外,大型城市也可以得到充足的光照,從此節(jié)約下消耗在照明系統(tǒng)上的大量電力。
奧伯特回憶說:“我設(shè)想的太陽反射鏡就像頑皮的學(xué)生用鏡子反射到教室的天花板上,要是這道光芒劃過教師的臉龐,很有可能會引起他的不快。而我就是一位已經(jīng)收集了足夠數(shù)據(jù)來制造這面鏡子的學(xué)校老師?!?/p>
隨著第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā),奧伯特和他的得意門生、著名的德國火箭科學(xué)家沃納·馮·布勞恩一同被招進了德軍的火箭研發(fā)部門,為軍隊研制著名的V-2火箭。在這過程中,奧伯特向德國軍隊透露了這個軌道太陽反射鏡的設(shè)想。在了解了具體工作原理之后,德國軍隊組織了一批專家,將奧伯特的想法加以改進。最終,原本設(shè)想用于和平用途的軌道太陽反射鏡搖身一變,成了德國軍隊的末日武器計劃:太陽炮!
實際上,反射太陽光作為武器,并不是什么全新設(shè)計。早在兩千多年前,希臘就流傳著先賢阿基米德利用反射鏡聚焦太陽光、燒毀入侵的羅馬艦隊的傳說。只不過,納粹這一次把這個概念的威力放大到前所未有的數(shù)量級。根據(jù)德軍的設(shè)想,只要把一面巨型凹面鏡發(fā)射到太空,聚集起足夠多的陽光,它就可以產(chǎn)生任何防御設(shè)施都無法抵擋的超高溫度,焚毀地面上的敵軍戰(zhàn)艦,甚至摧毀敵方的城市!
在當時看來,太陽炮這種軌道武器的設(shè)想,無疑是非常超前的。一旦得以實現(xiàn),絕對是毀天滅地的大殺器。不過,第二次世界大戰(zhàn)的火箭科技仍處于萌芽階段,納粹德國耗費大量資源,也僅僅只開發(fā)出載彈量1噸的V-2彈道導(dǎo)彈,靠它來發(fā)射必須部署至高層太空軌道的太陽炮,無疑是癡人說夢。戰(zhàn)爭結(jié)束后,奧伯特和布勞恩一同被美軍擒獲。在審問中,奧伯特竹筒倒豆子,把太陽炮計劃的細節(jié)一五一十地交代給了美國審問官。
消息傳到美國《生活》雜志,嗅覺敏感的編輯馬上被“納粹試圖用太陽反射鏡烤焦地球”這個主題吸引住了。他們立刻全速開動,在第二次世界大戰(zhàn)沒有完全結(jié)束的1945年7月,《生活》雜志將納粹德國的這個驚人的秘密武器公之于眾。
根據(jù)《生活》雜志的報道,納粹德國的太陽炮是一款規(guī)??涨暗木扌臀淦?,也是有史以來人類設(shè)計的最龐大的人工物體。為了聚焦足夠的太陽光,造成毀滅性的殺傷效果,這款武器將高懸在8200公里高的太空軌道上,反射鏡面積將超過9平方公里,重量將以百萬噸為級別。一旦完工,它的威力將比當年阿基米德的反射鏡強十萬倍以上,可以輕而易舉地摧毀任何一個大城市,堪稱人擋殺人、佛擋殺佛!
按照納粹科學(xué)家的設(shè)想,建造空間站的工作始于發(fā)射一枚無人火箭。當這枚火箭進入8200公里高的軌道之后,它就會展開6條長長的金屬纜繩,它們的直徑大概只有0.5-1.5英寸,在火箭的旋轉(zhuǎn)帶動下自行延伸部署到位,作為太陽炮工程的起始骨架。
接下來,后續(xù)發(fā)射的火箭將會把一副副太陽鏡組件從地球運輸?shù)教?。這些太陽鏡組件本質(zhì)上是一個個空心的金屬框架,由鈉制成。在地球上,高純度的金屬鈉會迅速被氧化,失去光澤。不過,在太空中就沒有這個問題了,金屬鈉的反射效果好、密度小,是德國人心目中非常理想的太陽鏡原材料。沿著骨架,太陽鏡組件逐一拼合,彼此間的安裝角度稍有區(qū)別,最后能夠拼成一個巨大的凹面鏡,太陽炮便大功告成了。
在太陽炮完工之后,這個巨大的鏡面上將留下一個直徑30英尺寬的圓孔,作為接駁通道。從地球發(fā)射的貨運火箭將嚴絲合縫地插在這個圓孔上,為太陽炮輸送建材和補給。其實,只要對比一下現(xiàn)代的太空站,我們就能發(fā)現(xiàn)當年德國人的這個設(shè)計過于復(fù)雜了,只要操作稍有不慎,運載火箭極有可能對接駁通道造成無法挽回的破壞,直接影響到太陽炮的安全。不過,在20世紀40年代,德國科學(xué)家能夠有這樣的設(shè)計,也堪稱不易。
太陽炮實際上是一個巨型空間站,需要容納大量人員進行日常的維護工作。為此,德國科學(xué)家們處心積慮地展開各種設(shè)計。
首先,要解決的是太陽炮的能源問題。在這個面積9平方公里、上百萬噸重的空間站里,任何設(shè)備的運轉(zhuǎn),都需要能源的推動。能源從哪里來?讀者們的第一反應(yīng)也許是直接把陽光轉(zhuǎn)化成電能,不過,在20世紀40年代,太陽能電池的技術(shù)仍遠未成熟,所以德國人選擇了蒸汽輪機的原理——在太陽鏡的外側(cè)放置透明的全封閉水槽,利用太陽光加熱水,產(chǎn)生高溫高壓的水蒸氣,推動渦輪驅(qū)動發(fā)電機,冷卻后的水重新輸送到水槽中,由此產(chǎn)生源源不斷的電能。
其次,在8200公里高的軌道上,空間站內(nèi)部是近乎失重狀態(tài)。為了讓工作人員能夠相對自如地活動,科學(xué)家們設(shè)計了特殊的“太空鞋”,在鞋底安設(shè)有磁鐵,可穩(wěn)穩(wěn)地吸附在金屬地板上,營造與地面類似的環(huán)境。
然而接下來的問題相當重要。在太空中生活,工作人員呼吸的氧氣從哪里來?食物怎么獲得?
德國人的解決方案,讓后人倍感匪夷所思——南瓜!
以納粹科學(xué)家的眼光來看,南瓜能有效地消耗工作人員呼出的二氧化碳、提供充足的氧氣,而且更重要的是,南瓜是營養(yǎng)豐富的健康食品。至于整天吃南瓜會不會導(dǎo)致工作人員士氣下降呢?德國人似乎沒有考慮太多,也許在他們看來,這是一個多準備些調(diào)料就可以解決的問題。結(jié)果,空間站內(nèi)部安置了數(shù)以千計的水耕農(nóng)場,全部用來種植南瓜。值得一提的是,這些南瓜不能直接受到太陽光暴曬,因為外太空缺乏空氣,無法過濾掉若干對植物生長不利的宇宙射線。因而,空間站發(fā)電機輸出的電能中,有一部分用于熒光燈,代替太陽光照射南瓜,幫助其進行光合作用。
提供適當?shù)纳瞽h(huán)境之后,接下來就是太陽炮的控制問題了。如何瞄準一個目標,把太陽光聚焦在一個點上,這是一個非常有挑戰(zhàn)性的工作。在面積達9平方公里的反射鏡背后,安置有多個微型的火箭發(fā)動機。工作人員調(diào)整發(fā)動機的推力,便能推動太陽炮緩慢轉(zhuǎn)動。在這里需要說明的是,即便背對太陽,反射鏡的另一面同樣打磨得锃亮,以最大程度地所減少太陽光輻射。
在驚嘆于工程量的浩大之外,《生活》雜志認為太陽炮的高度偏低,最佳部署位置應(yīng)該是距離地球36000公里遠的地球同步軌道。在這里,太陽炮可以和地球保持相對靜止的態(tài)勢,工作人員有充足的時間調(diào)整反射鏡的角度,瞄準地球上的目標。另外,美國人的計算表明,太陽炮反射到地球上的光斑直徑可能有40英里,這意味著聚焦的效果不足以產(chǎn)生任何破壞力。
對于這一點,奧伯特則不以為然,“這個光束的確不會比赤道上的太陽更炙熱,但是如果將鏡子的直徑提升一倍,那照射強度將會是4倍,照射到地面上的光束溫度將會高達200度。這個光束也許無法直接燒毀城市或者炸毀戰(zhàn)艦,但是它絕對能夠烤熟在地面上的人類!”
當戰(zhàn)爭結(jié)束之后,奧伯特致力于研究“不明飛行物”現(xiàn)象,堅信人類終將有一天能建成他所設(shè)想的太陽反射鏡,并且投入到和平利用之中。1989年12月28日,冷戰(zhàn)鐵幕將要落下之時,奧伯特悄然去世。此時,他的夢想——在地球軌道上制造太陽反射鏡的目標,依然沒有實現(xiàn)。
奧伯特不知道的是,戰(zhàn)爭結(jié)束后,鐵幕的另一端,一位蘇聯(lián)火箭科學(xué)家正在努力實現(xiàn)他的理想。
在20世紀80年代末期,著名的蘇聯(lián)航天科學(xué)家、蘇聯(lián)/國際空間站航天器對接機械裝置的發(fā)明者弗拉基米爾·謝爾蓋維奇·瑟羅米亞特尼科夫(下文簡稱特尼科夫)為了解決蘇聯(lián)極地地區(qū)在極夜的照明問題,而想到了太陽反射鏡方案。他設(shè)計的太陽反射鏡雖然沒有納粹德國的太陽炮那么瘋狂,但足以為地面上方圓5公里的地區(qū)提供如同滿月般的照明效果。按照特尼科夫的設(shè)想,這個設(shè)計完全可以確保夜間照明,使路燈和手電筒淪為擺設(shè)。
不久之后,強大的紅色帝國轟然倒塌,但是特尼科夫的太陽反射鏡計劃卻意外地沒有受到任何影響。在1992年10月27日,“進步M-15號”貨運飛船搭載著特尼科夫設(shè)計的“旗幟2號”太陽反射鏡順利升空。為和平號空間站完成補給任務(wù)后,“進步M-15號”于1993年2月4日離開和平號空間站,然后在空間站附近的軌道上展開了20米寬的“旗幟2號”太陽反射鏡,進行初步的理論實驗。這一次實驗相當成功,“旗幟2號”太陽反射鏡成功照亮了一個5公里寬的區(qū)域,并且亮度幾乎可以和滿月相媲美!最終,這面太陽反射鏡跟隨“進步M-15號”墜入大氣層,燃燒殆盡。
特尼科夫大受鼓舞,再次設(shè)計了“旗幟2.5號”。根據(jù)他的預(yù)計,這面25米寬的改進型太陽反射鏡,在啟動的時候可以產(chǎn)生與5-10個滿月相等的亮度,照亮一片直徑為7公里的圓形區(qū)域。不幸的是,在發(fā)射升空后,“旗幟2.5號”太陽反射鏡的部署過程發(fā)生事故。當時,一片鏡片夾在了和平號空間站的通信天線中,堅固的通信天線迅速扯破了鏡片,導(dǎo)致太陽鏡失去控制。最終,這次嘗試宣告失敗,這面太陽反射鏡連同“進步號”貨船一起,在再入大氣層的時候燒毀。特尼科夫所設(shè)想的太陽反射鏡計劃,則因為花銷過高,而被財力不濟的俄羅斯航天局撤銷。
不過,特尼科夫沒有輕言放棄,他四處活動,試圖物色新投資者,希望能將自己的太陽反射鏡計劃進行下去。為了籌集資金,特尼科夫幾乎把他的心血傾注在這個項目上。遺憾的是,直到2006年去世的時候,特尼科夫仍未籌集到足夠的資金繼續(xù)他的“旗幟”計劃。
縱觀太陽炮的發(fā)展歷程,我們可以看出,有三個非常明顯的缺點,限制了這種設(shè)備的發(fā)展。
首先,建造太陽炮所要耗費的資金非常驚人!根據(jù)奧伯特的最初設(shè)想,他的太陽炮將要耗資30億美元——這在當時可是一筆天文數(shù)字級別的巨款,就算是同時期美國開發(fā)核武器的“曼哈頓計劃”,其總耗資也不過20億美元!相比起能夠瞬間摧毀一座大城市的原子彈,奧伯特的太陽炮耗費驚人,卻連地面上的人員都難以殺死,這顯然是不值得的。
與此同時,要在太空軌道上建造一座巨大的太陽炮,其工程量和裝配難度是非常驚人的。盡管奧伯特曾經(jīng)設(shè)想,這個百萬噸級的太陽炮能夠在15-20年時間內(nèi)建造完成。但是直至今日,人類在地球軌道上組裝過的最大人造物體,也就只是全重為500噸的“國際空間站”——這還是包括美俄在內(nèi)的數(shù)十個國家,在20年時間里通力合作的結(jié)果!而且,對比通過對接艙段建造的國際空間站,太陽炮的工程復(fù)雜程度還要難上好幾倍:由于每一塊鏡面都要精確安裝到位,負責(zé)組裝太陽炮的工人必須身穿著厚重的宇航服,操縱扳手工具一個接著一個地安裝鏡面,其作業(yè)難度是常人難以想象的。即便是用修建國際空間站的時間標準來看,重量達到百萬噸級的太陽炮,至少需要十幾代人的努力,投入上百年的時間,才能夠完成!
除此之外,太陽炮的易損性也是人們必須考慮的一個問題。盡管在軌道上的太陽炮可以通過反射陽光,攔截來襲的反衛(wèi)星導(dǎo)彈。但在戰(zhàn)時,敵國很可能會使用大量導(dǎo)彈對這面軌道大鏡發(fā)起飽和攻擊,只要有一枚導(dǎo)彈突破攔截防線命中太陽炮,就可以摧毀大量的鏡面,讓這個耗資驚人的超級武器淪為廢品。而且,即使是在和平時期,太陽炮也要面臨一項重大威脅——在空間軌道上隨處可見的太空垃圾。由于太陽炮體積極為巨大,使得它成了那些高速飛行的太空垃圾的絕佳目標。只要太空垃圾摧毀了其中一片反射鏡,整個太陽炮系統(tǒng)的效果就會大打折扣。
盡管太陽炮的實際應(yīng)用遭遇了重重困難,這并不意味著沒有人會把軌道反射鏡的這個概念發(fā)揚光大。在1983年3月23日,美國總統(tǒng)羅納德·里根通過電視講話,對外宣布了美國的戰(zhàn)略防御計劃——也就是著名的“星球大戰(zhàn)”計劃。在這項雄心勃勃的計劃中,美軍也使用了一種軌道光反射鏡。不過,這些光反射鏡的光源不再是普通的陽光,而是自地面發(fā)射的高能激光!根據(jù)美軍的設(shè)想,這種武器可以直接反射地面準分子激光發(fā)射器發(fā)射的高能激光束,擊毀正處于上升階段的敵軍彈道導(dǎo)彈。一旦核戰(zhàn)爆發(fā),美國可以使用這項武器將來襲的蘇聯(lián)的彈道導(dǎo)彈迅速消滅,然后高枕無憂地發(fā)起報復(fù)性核打擊,完全不用擔(dān)心核彈會落在自己的頭上。
當然,如此強大的武器還是需要付出一定的代價的。由于激光束必須射穿大氣層,然后通過中繼衛(wèi)星傳遞給攻擊衛(wèi)星再折射到目標上,使得處于地面的激光發(fā)射器必須非常強大,才能勝任這項工作。為了達到這一目標,美國人將大量資金投入到地面激光器研制工作中去。直至“星球大戰(zhàn)”計劃在1993年被克林頓總統(tǒng)裁減之時,用于提供光源的地面激光站依然沒有研制出來。最終,軌道反射鏡方案被美國軍方拋棄,與項目相關(guān)的研制經(jīng)驗,則被應(yīng)用到了美軍的其他激光武器研究項目中。
盡管太陽炮以及它的衍生產(chǎn)物,并沒有在現(xiàn)實中取得成功,但這并不意味著它不能成為各種動漫、游戲、電影中的熱門武器。在經(jīng)典科幻動漫作品《機動戰(zhàn)士0079》的故事中,吉翁軍便擁有一門由殖民衛(wèi)星改造而來的太陽能聚能炮。在后續(xù)的劇情發(fā)展中,這門太陽炮直接橫掃了聯(lián)邦軍的艦隊,摧毀了對方三分之一的主力艦艇。這導(dǎo)致地球聯(lián)邦軍不得不強行進攻,摧毀這門威脅巨大的太陽能聚能炮。不過,這個太陽能聚能炮是通過周邊的太陽能板提供能量,這與奧伯特設(shè)想的太陽能炮工作原理有著本質(zhì)的區(qū)別。
而除了在《機動戰(zhàn)士》系列中現(xiàn)身之外,太陽炮的身影還出現(xiàn)在了《生化危機》系列游戲中。在游戲《生化危機:啟示錄》的劇情背景中,一座坐落在地中海的海上城市特拉格里加,便是通過軌道上的太陽反射鏡聚集陽光,以提供充足的太陽能用于照明。當“獵犬”組織在城市中發(fā)動生化恐怖襲擊,讓整座城市變成充滿怪物的地獄時,聯(lián)邦生化恐怖委員會的高層決定,將太陽反射鏡轉(zhuǎn)變?yōu)樘柵?,發(fā)射高能光束徹底摧毀這座城市。隨著特拉格里加被高能光束徹底化為灰燼,游戲的鋪墊故事——浮島恐慌迎來了結(jié)束。
但最為還原奧伯特太陽炮設(shè)計的作品,則是皮爾斯·布魯斯南主演的最后一部007電影《擇日再死》。在這部電影里面,詹姆斯·邦德的敵人擁有了一座與奧伯特設(shè)想一模一樣的太空軌道太陽炮。這座太陽炮在影片中摧毀了邦德駕駛的火箭車、巨大的冰雕建筑建筑、襲擊太陽炮的導(dǎo)彈,乃至是反派所乘坐的運輸機!也許是電影的導(dǎo)演想向軌道太陽反射鏡的設(shè)想者奧伯特致敬,片中的反派在公布太陽炮存在的時候,刻意地宣揚這座軌道炮僅僅是用于“民用照明”。
雖然奧伯特所設(shè)想的太陽炮,以及因此衍生的軌道反射鏡設(shè)想,至今依然沒有成為現(xiàn)實。不過,他的太陽炮依然活躍在眾多科幻作品中,并且被人們視為經(jīng)典的科幻技術(shù)設(shè)定,這讓人感到十分的欣慰。隨著太空科技不斷發(fā)展,也許在不久的將來,有人會追隨著奧伯特的遺志,解決限制太陽炮發(fā)展的技術(shù)問題,最終發(fā)展出用于和平利用太陽能的軌道反射鏡,造福人類!
【責(zé)任編輯:劉維佳】