馬克·米奧多尼克

星塵號(hào)的遠(yuǎn)航

2002年夏秋兩季，星塵號(hào)宇宙飛船來(lái)到遙遠(yuǎn)的外太空，方圓數(shù)百萬(wàn)千米內(nèi)見(jiàn)不到半顆行星。星塵號(hào)打開(kāi)活門(mén)，伸出涂滿氣凝膠的巨型球拍，只不過(guò)，這場(chǎng)“星際網(wǎng)球賽”并沒(méi)有對(duì)手，而且球拍要接的球小到要用顯微鏡才看得見(jiàn)。其他的恒星殘骸早已消逝無(wú)蹤，只剩太陽(yáng)系的塵埃還在太空中飄浮。

但是，星塵號(hào)不能在遙遠(yuǎn)的外太空逗留太久，它還得趕去跟剛剛通過(guò)太陽(yáng)系外圍、朝太陽(yáng)系中心奔去的Wild-2彗星碰面。隨后，星塵號(hào)收起氣凝膠球拍，加速迎向這位每6.5年接近太陽(yáng)系一次的訪客。

耗費(fèi)一年多時(shí)間，星塵號(hào)才抵達(dá)會(huì)面地點(diǎn)。2004年1月2日，它發(fā)現(xiàn)這顆直徑5千米的彗星就在前方，正加速朝太陽(yáng)逼近。星塵號(hào)調(diào)整方向，飛入彗星后方237千米處的彗尾里，然后再次打開(kāi)活門(mén)，伸出氣凝膠球拍（這回使用的是球拍的反面），開(kāi)始執(zhí)行人類的首次彗星塵埃采集任務(wù)。

任務(wù)完成后，星塵號(hào)起程返航，兩年后返抵地球?？斓诌_(dá)地球時(shí)，它改變航向并拋出一個(gè)膠囊——返回艙。這個(gè)返回艙受地球重力牽引，以12.9千米/ 秒的速度穿越大氣層，創(chuàng)下返回地球的最快速度，自己也化成了流星。

自由墜落15秒并達(dá)到熾熱溫度后，返回艙打開(kāi)減速降落傘，減緩下降速度，并于幾分鐘后來(lái)到了美國(guó)猶他州沙漠上空3千米處。返回艙上的減速降落傘脫落，主降落傘張開(kāi)。這時(shí)，地面的回收小組已經(jīng)差不多知道返回艙會(huì)落在何處，正朝沙漠駛?cè)?，預(yù)備迎接經(jīng)歷了7年旅程，來(lái)回航行了40億千米的返回艙降落。最終，格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間上午10點(diǎn)12分，返回艙落地，日期是2006年1月25日星期三。

NASA（美國(guó)航空航天局）加州帕薩迪納噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的星塵計(jì)劃主持人德克斯布里表示：我們的感覺(jué)就像父母親迎接少小離家終于歸來(lái)的孩子一樣，而他帶回來(lái)的答案，將足以解開(kāi)我們太陽(yáng)系最深邃的謎團(tuán)。

不過(guò)，在打開(kāi)返回艙觀察氣凝膠采集到的樣本之前，科學(xué)家自己也不曉得它到底帶回了什么，又能解開(kāi)哪些謎團(tuán)。也許太空塵埃直接穿過(guò)氣凝膠，什么也沒(méi)留下來(lái);也許返回地球的震蕩和減速讓氣凝膠解體了，變成了無(wú)用的細(xì)粉;也許星球之間根本沒(méi)有太空塵埃。

其實(shí)根本不用擔(dān)心。當(dāng)科學(xué)家把返回艙帶回NASA 的實(shí)驗(yàn)室打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)，氣凝膠沒(méi)有受損，而且?guī)缀跬旰脽o(wú)缺，僅表面出現(xiàn)了一些微小的鑿痕。檢查后證實(shí)，那些都是太空塵埃的進(jìn)入點(diǎn)。面對(duì)一顆早在地球誕生之前就已經(jīng)存在的彗星，氣凝膠完成了其他材料都無(wú)法達(dá)成的任務(wù)——把彗星拋出的塵埃樣本原封不動(dòng)地帶回地球。

取回返回艙后，NASA的科學(xué)家花了許多年找出氣凝膠內(nèi)的塵埃。他們尋找的微粒肉眼根本看不到，必須靠顯微鏡幫忙，因此才需要這么長(zhǎng)時(shí)間。由于工程太過(guò)龐大，NASA甚至邀請(qǐng)民眾參與“在家找星塵”計(jì)劃——訓(xùn)練民眾擔(dān)任志愿者，使用自家計(jì)算機(jī)觀察數(shù)千張氣凝膠樣本的顯微影像，尋找太空塵埃的痕跡。

這項(xiàng)研究已經(jīng)取得了一些有趣的發(fā)現(xiàn)。其中，最令人意外的是，從Wild-2彗星上取得的塵埃中，絕大多數(shù)都帶有含鋁熔滴，但是熔滴需要1200℃以上的高溫才能形成。由于一般認(rèn)為，彗星是在太陽(yáng)系誕生之初形成的冰巖，且始終在冰冷的太空中飛行，實(shí)在很難想象其會(huì)有這類化合物。這使得熔滴的存在就算不是不可能，也有些令人意外。這似乎顯示，彗星形成過(guò)程的傳統(tǒng)解釋是錯(cuò)的，或者，我們對(duì)太陽(yáng)系的形成還有許多不了解之處。

星塵號(hào)完成任務(wù)后燃料用盡。2011年3月24日，在距離地球3.12億千米外的太空，星塵號(hào)最后一次回應(yīng)，表示收到了NASA 要求停止通信的指令，接著便永遠(yuǎn)告別了我們。目前，它正在浩瀚無(wú)垠的宇宙中航行，成了一顆人造彗星。

天空般的材料：氣凝膠

星塵號(hào)的任務(wù)結(jié)束了，氣凝膠的光輝歲月是不是也走到了盡頭？ 雖然氣凝膠是世界上最好的絕熱體，但價(jià)格太貴，人類是不是真的愿意考慮量產(chǎn)氣凝膠呢？目前，已有公司銷售氣凝膠絕熱體，但多半還是供極端環(huán)境（如鉆油工程）使用。

或許環(huán)境因素會(huì)讓能源價(jià)格越來(lái)越高。一旦能源費(fèi)用過(guò)高，不難想象目前盛行的雙層玻璃或許會(huì)由更先進(jìn)的玻璃材料取代，例如氣凝膠。研發(fā)新式氣凝膠的腳步正逐漸加快，目前已經(jīng)有一些新技術(shù)能制造出具有彈性的可彎折氣凝膠，不再像二氧化硅氣凝膠那么脆弱易碎。這種名為“X 氣凝膠”的材料是用化學(xué)反應(yīng)把剛硬的氣凝膠泡沫墻分解，插入聚合物分子當(dāng)成鉸鏈，以增加氣凝膠的彈性。X 氣凝膠可以做成極具彈性的材料，如紡織原料，可以用來(lái)制作世界上最輕暖的毯子，取代羽毛被和睡袋之類的產(chǎn)品。還有，氣凝膠重量極輕，因此很適合制作極端環(huán)境使用的戶外服飾和鞋子，甚至能取代運(yùn)動(dòng)鞋內(nèi)的泡綿鞋底，增加鞋底的彈性。此外，最近還有人開(kāi)發(fā)出可導(dǎo)電的碳?xì)饽z，以及吸收力超強(qiáng)、可以吸收有毒廢料和氣體的氣凝膠。

或許，氣凝膠一時(shí)還無(wú)法成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，除非環(huán)境變得更加極端與多變。身為材料科學(xué)家，雖然我很高興人類已經(jīng)找到可以適應(yīng)新環(huán)境的材料，以防全球暖化萬(wàn)一無(wú)法逆轉(zhuǎn)，但我可不希望我的孩子遭遇這樣的未來(lái)。

如今有太多材料都能量產(chǎn)，連從前備受崇敬的金和銀也不例外。但我仍舊期望，人們能單純因?yàn)槟硞€(gè)材料的美和意義而欣賞它。大多數(shù)人一輩子都沒(méi)機(jī)會(huì)見(jiàn)到氣凝膠，但摸過(guò)它的人永遠(yuǎn)也忘不了。那是非常獨(dú)特的體驗(yàn)。你把它放在手里不會(huì)感覺(jué)到任何重量，它的邊緣非常不明顯，幾乎分不清哪里是它的邊角、哪里是空氣。加上那幻影般的藍(lán)色，讓人真有抓著一塊天空的錯(cuò)覺(jué)。

氣凝膠的誕生純粹出于人的好奇、天才與奇想。在這個(gè)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)意并獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)造的時(shí)代，還用金、銀、鋼制作獎(jiǎng)牌實(shí)在奇怪。若要用一種材料來(lái)代表人類能仰望天空并思考自身存在，能把巖石遍布的星球化為富饒神奇之地，能探索浩瀚的太陽(yáng)系卻又不忘自身的柔弱與渺小，如果有一種材料好比藍(lán)天，那就是氣凝膠。