太空想象與現(xiàn)實(shí)的交匯點(diǎn)
神舟八號(hào)順利返回，天宮一號(hào)則駐守太空，等待中國(guó)宇航員的到來(lái)——中國(guó)人又朝著自己的太空夢(mèng)想邁出堅(jiān)實(shí)的一步。其實(shí)，從開辟鴻蒙的那天起，人類就從未停止對(duì)太空的夢(mèng)想。
飛向太空 太陽(yáng)帆飛船和核火箭
太陽(yáng)帆飛船
激光推進(jìn)的太陽(yáng)帆可以以較低的費(fèi)用在較短的時(shí)間飛到恒星。
四百年前，開普勒就曾提出利用帆船探索星空的設(shè)想。他發(fā)現(xiàn)彗星尾部會(huì)受到某種微弱“太陽(yáng)風(fēng)”的吹拂，于是設(shè)想可以利用這種風(fēng)來(lái)推進(jìn)帶帆的飛行器，就像海風(fēng)推動(dòng)帆船一樣。盡管開普勒關(guān)于太陽(yáng)風(fēng)的解釋后來(lái)被證實(shí)是錯(cuò)誤的，但后世的科學(xué)家們由此受到啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光確實(shí)能施加足夠的作用力來(lái)移動(dòng)物體。
太陽(yáng)光的力量十分微弱，在地球軌道上，每平方公里表面接受的太陽(yáng)光壓才有4.55牛頓，也就是一個(gè)蘋果的重量而已。雖然力量微弱，但太陽(yáng)帆提供的推力貴在持久。只要有陽(yáng)光照耀，它就可以一直工作，在太陽(yáng)光的壓力下緩慢加速，并通過(guò)調(diào)整帆面相對(duì)太陽(yáng)的角度來(lái)控制速度及方向。日復(fù)一日，年復(fù)一年，太陽(yáng)帆總有一天會(huì)達(dá)到驚人的高速度。
假如有一艘帆面7萬(wàn)平方米的太陽(yáng)帆飛船，飛船質(zhì)量是500千克，那么它離開地球軌道時(shí)每秒的速度增加值是1毫米/秒。但日積月累，等到抵達(dá)火星軌道時(shí)，時(shí)間才過(guò)去284天。平均下來(lái)，這個(gè)速度比許多化學(xué)火箭還要快。
太陽(yáng)帆還可以作為恒星際探測(cè)器。因?yàn)槌杀镜汀w行速度快，它是飛出太陽(yáng)系、飛向恒星空間的首選航天器。這將用到邊長(zhǎng)
太陽(yáng)帆飛船已不再是停留在藍(lán)圖上的構(gòu)想，不少國(guó)家都在進(jìn)行太陽(yáng)帆飛船的實(shí)驗(yàn)。其中以日本2010年發(fā)射的“伊卡洛斯”號(hào)試驗(yàn)太陽(yáng)帆最為成功。今年1月，完全依靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的“伊卡洛斯”已成功完成全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括利用陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)加速和改變軌道等?！耙量逅埂庇幸幻鎸?duì)角線長(zhǎng)度
在未來(lái)的火星考察中，太陽(yáng)帆可以作為定期往返于地球和火星之間的貨船。如果月球上的資源得到充分利用，發(fā)自月球的激光就可以射向宇宙深處的那一葉孤帆。屆時(shí)，人類就真正地向宇宙跨出了一大步。
核火箭 日前，一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)“開普勒”太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到“凌日”現(xiàn)象，首次發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞兩顆恒星運(yùn)行的行星。這顆行星的代號(hào)為“開普勒—16b”。研究者認(rèn)為，這顆行星應(yīng)該很冷，不適合生命存在。
缺乏大推力火箭是開發(fā)小行星的阻礙之一。核火箭可能是解決方案之一。早在20世紀(jì)初，得知居里夫人提煉出放射性元素鐳之后，俄國(guó)航天之父齊奧爾科夫斯基就預(yù)言：“一噸重的火箭只要用一小撮鐳，就足以掙斷與太陽(yáng)系的一切引力聯(lián)系。”
20世紀(jì)50年代，核電站、核動(dòng)力船舶、核動(dòng)力飛機(jī)等技術(shù)設(shè)想層出不窮。大膽的科學(xué)家把目光投向了美國(guó)和蘇聯(lián)逐漸膨脹的核武庫(kù)，他們打算把這些核彈作為火箭燃料，推進(jìn)飛船飛向遙遠(yuǎn)太空。這個(gè)鑄劍為犁的計(jì)劃就是“獵戶座核火箭計(jì)劃”。
核火箭的技術(shù)論證最早出自美國(guó)核科學(xué)家烏拉姆。其原理是使一顆顆小型原子彈在飛船尾部相繼爆炸而產(chǎn)生反作用力推動(dòng)飛船前進(jìn)。如果每顆原子彈的爆炸當(dāng)量為1000噸TNT，估計(jì)爆炸50顆原子彈后飛船速度可達(dá)12千米/秒。1958年，美國(guó)核科學(xué)家泰勒在此基礎(chǔ)上提出了“獵戶座”計(jì)劃。按照泰勒的設(shè)想，每顆原子彈的爆炸當(dāng)量為2000噸TNT（在大氣層外），爆炸50顆這樣的原子彈后，飛船的最大速度可達(dá)70千米/秒。該火箭可以用來(lái)發(fā)射大型載人行星際飛船，可以用125天飛到火星，用3年時(shí)間飛到土星。
需要在大氣層內(nèi)點(diǎn)火的“獵戶座”火箭因?yàn)椤督乖诖髿鈱雍屯鈱涌臻g進(jìn)行核試驗(yàn)條約》而被宣判了死刑?？茖W(xué)家興趣轉(zhuǎn)向核聚變火箭?！按_(dá)羅斯計(jì)劃”是英國(guó)星際學(xué)會(huì)在1973年至1978年之間倡導(dǎo)的研究計(jì)劃，提出使用核聚變火箭推進(jìn)的無(wú)人飛船對(duì)另一個(gè)恒星系統(tǒng)進(jìn)行快速的探測(cè)。該計(jì)劃設(shè)想在一個(gè)人的有生之年——50年之內(nèi)，抵達(dá)另一顆恒星。距地球6光年的巴納德星被選擇為該計(jì)劃的目的地。
設(shè)計(jì)中的代達(dá)羅斯火箭重達(dá)5.5萬(wàn)噸，相當(dāng)于半艘尼米茲級(jí)核動(dòng)力航空母艦的重量。長(zhǎng)度達(dá)到
但直到今天，代達(dá)羅斯所需要的大量核心技術(shù)仍是紙上談兵，沒有發(fā)明出核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)，在近地軌道上建造組裝幾萬(wàn)噸的航天器也近乎天方夜譚——只有區(qū)區(qū)300多噸的國(guó)際空間站就花費(fèi)了20年時(shí)間進(jìn)行組裝建設(shè)。
留在太空 需要開發(fā)人工智能
Robot（機(jī)器人）這個(gè)詞源于科幻小說(shuō)《羅森通用機(jī)器人》，此后描寫人工智能（AI）與人類爭(zhēng)奪控制權(quán)的科幻作品實(shí)在太多，最著名的當(dāng)屬《2001太空漫游》這部影片。影片中，宇宙飛船中控電腦的人工智能HAL9000既具有電腦對(duì)任務(wù)的絕對(duì)服從及精確性，又具有人類的思維甚至感情，但它在行星際探索任務(wù)中陰謀害死了幾乎所有宇航員以圖自保。
但歐空局的科學(xué)家們把這只當(dāng)作一個(gè)故事，他們?nèi)韵Ｍ谐蝗漳苡萌斯ぶ悄芸刂朴钪骘w船。在歐空局的支持下，英國(guó)南安普敦大學(xué)的自動(dòng)控制系統(tǒng)專家們一直在研發(fā)能用于人造衛(wèi)星、機(jī)器人探索工具和宇宙飛船中的人工智能控制系統(tǒng)“系統(tǒng)腦”，以便這些設(shè)備能更好地控制自身。
其實(shí)，機(jī)器人一直是人類探索太空過(guò)程中的最佳助手。近地軌道附近是一個(gè)險(xiǎn)惡之地，充斥著致命的輻射、巨大的溫差和來(lái)無(wú)影去無(wú)蹤的微流星。機(jī)器人則不在乎這些困難。與人最大的不同在于，機(jī)器人是可以被“犧牲”的。它們可以為某次太空任務(wù)專門設(shè)計(jì)、批量生產(chǎn)，前赴后繼地完成一個(gè)使命，損毀或失蹤并不帶來(lái)倫理方面的難題。而且，機(jī)器人的生存需要遠(yuǎn)比人類簡(jiǎn)單——只要有電就可以工作。
不久前搭乘航天飛機(jī)進(jìn)入國(guó)際空間站的仿真機(jī)器人“太空機(jī)器人2號(hào)”（R2）就是太空助手的杰出代表。R2的結(jié)構(gòu)十分接近人類，擁有軀干、頭部和手臂，可以在國(guó)際空間站中協(xié)助宇航員完成零星工作和維修任務(wù)，并承擔(dān)一系列科研設(shè)備的保養(yǎng)工作。2011年太空機(jī)器人進(jìn)入國(guó)際空間站是R2的一小步，但對(duì)于塑造未來(lái)的“人-機(jī)太空文明”而言卻是巨大的飛躍。
太空冒險(xiǎn) 淘金小行星
小行星可能曾為地球帶來(lái)生命的種子，也可能曾毀滅恐龍；它蘊(yùn)藏著未來(lái)人類所需的寶貴資源，還將成為人類邁向深空的踏板。天文學(xué)家通過(guò)分析小行星表面所反射回來(lái)的光來(lái)判斷其構(gòu)成，科學(xué)家認(rèn)為，除了鐵、鎳、鎂之外，有些小行星上還可能會(huì)存在水、氧氣、金、鉑等。
當(dāng)建設(shè)大型太空設(shè)施時(shí)，從地球上發(fā)射金屬原料不但笨重而且昂貴，未來(lái)或許能直接從設(shè)在小行星上的太空工廠制造和開采這些原材料。小行星已經(jīng)被有識(shí)之士建議作為未來(lái)的資源貯備來(lái)使用，或是作為稀有原料的采礦場(chǎng)，或是開辟為太空驛站。
小行星與小行星帶是科幻小說(shuō)的中常見的故事發(fā)生地。在那里，未來(lái)的人類進(jìn)行移民拓殖，提煉金屬礦物，或作為星際海盜的藏身地，隨時(shí)準(zhǔn)備劫掠貨運(yùn)飛船……
最早描繪小行星采礦的科幻小說(shuō)《愛迪生征服火星》發(fā)表于1898年。在故事中來(lái)自地球的艦隊(duì)首先占領(lǐng)了一顆小行星作為前進(jìn)陣地，而火星人原本在這顆小行星開采黃金。在杰克·威廉森的《反物質(zhì)飛船》中，蘊(yùn)藏著CT（一種反物質(zhì)）的小行星帶仿佛19世紀(jì)的美國(guó)西部，各色人等都在這里為了利益爭(zhēng)奪并廝殺。
美國(guó)人約翰-劉易斯在1997年出版的《太空采礦：小行星、彗星和行星上的無(wú)盡財(cái)富》一書中設(shè)想，開發(fā)M型3554號(hào)小行星可獲利20萬(wàn)億美元，其中8萬(wàn)億美元來(lái)自鐵和鎳的礦藏；6萬(wàn)億美元是鈷的價(jià)值；其余6萬(wàn)億美元是鉑族貴金屬的價(jià)值。他因此斷言，資源危機(jī)不過(guò)是“源于無(wú)知的幻覺”，如果能把包括小行星在內(nèi)的太陽(yáng)系天體充分利用，輔以取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能，太陽(yáng)系足以養(yǎng)活1016億人口。有趣的是，在該書出版后，白金的價(jià)格漲了三倍。這或許說(shuō)明了實(shí)業(yè)界對(duì)近期小行星采礦可行性的態(tài)度。
直徑一千米的小行星約有20億噸重。而太陽(yáng)系內(nèi)大約有100萬(wàn)顆這樣大小的小行星。根據(jù)劉易斯的研究，它們中的任意一顆就會(huì)含有3千萬(wàn)噸鎳、150萬(wàn)噸鈷和7500噸鉑。僅鉑一項(xiàng)就價(jià)值1500億美元以上！（趙 洋 ）《 光明日?qǐng)?bào) 》（
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