书城科普读物科学伴你行-航天科技
15992900000011

第11章 向宇宙深处进军——宇宙探测器(2)

例如,1974年3月,美国人德雷克用当时世界上最大的射电望远镜(直径305米),用二进制向武夫座球状星团发出了1679个比特信息,现在这些信息还没有到达目的地。关于接收宇宙信息的方法似乎要简单一些。1971年,美国宇航局提出了一个“独眼计划”,就是说用1026个口径为100米的望远镜,排成矩阵,把波段调到17~21厘米上,据说可以捕获1000光年的无线电。但这个计划耗资巨大,要花几百亿美元,并没有真正执行。但这个相当于口径达十几公里的望远镜发起威力来,一定会收效显著。

星际探索星际探索的最大障碍是速度。人类要实现到恒星际探索的梦想,必须提高速度。像“先驱者10号”探测器到达半人马座要花八万年,八万年对一个人来说真是个天文数字,也是个没有多大意义的数字。再说科学家们抱有极大希望的巴纳德星,此星距地球500万亿公里,同太阳类似,其直径质量为太阳的1/5,表面温度为太阳的1/3左右,并且有行星环绕,很可能有生命。

但以目前宇航的最大速度每秒20公里计算,仍然需要10万年。这同样没有多大现实意义。因此,提高航天器速度是当务之急,关键之关键。

但可能吗?真有可能。光速是每秒30万公里。按光速计算,人类到达巴纳德星只需六年的时间,六年是个极具诱惑力的数字。当然也有科学家提出,根据爱因斯坦的相对理论,运动物体接近光速时会产生长度、质量、时间的各种变化,即各种物理效应,光速是一种极限。可天文学家首次发现,一种名叫3C48的类星体远离太阳的速度达到每秒27万公里,27万公里和光速的30万公里极为接近。这就使一些科学家们对光速不可超越的神话产生了怀疑,有部分天文学家,还有一些哲学家都认为光速是可以超越的。这就使我们对恒星际探索增加了信心,倍感鼓舞。

不过,话说回来,目前人类的科技水平已够人振奋了。因为很有希望的核聚变飞船即将问世。我们知道,在核裂变(如原子弹)、聚变(氢弹)时会产生巨大的能量。用氢的同位素氘、氚,或者用氢的同位素氦3和氘作燃料,在进行裂变时,其释放的能量,可以获得每秒1000公里的喷气速度,这个原理已在氢弹爆炸中得到证实。而且,现在由于激光束和电子束可以代替原子弹起引爆氢弹的作用,将来的氢弹可以做得相当小。

科学家们设想:用氦3和氘作燃料,制成微型氢弹300亿颗,每秒爆炸250颗,可以直接达到每秒上万公里的速度。

不过,这里又产生了一个问题,到哪儿能搞这么多的核燃料呢?有人预计用一种五万吨的太空飞船,从木星轨道出发,加速600天,把速度提高到每秒3万~6万公里,用50年的时间就可以到达巴纳德星。这个飞船关键是需要五万吨核燃料,其中氦33000吨、氘20000吨。五万吨核燃料地球上不够,必须到别的行星去取,为此就要建空中加工厂,看来也不容易。好在核聚变飞船并不是不着边际的离奇幻想,它有现实的基础。

提出核聚变飞船的想法并非只有一个。1969年有个工程师罗勃脱·恩兹曼还设计了一个以重氢核聚变为动力的星际飞船,该飞船储有300万吨超冷重氢燃料,并储藏在一个巨形球体中。该球体后面有三个柱状圆筒,每个圆筒有20层,每层有一百多个房间,飞船的尾部有24个推进机组成的推进系统,可以把飞船速度提高到每秒2.7万公里。大约60年后,它可以飞到半人马座的卫星上。

另外还有猎户座核裂变飞船和巴萨德冲压式喷气式发动机飞船的想法。

前者是20世纪50年代物理学家西奥多·泰勒和弗里曼戴森设计的,该飞船用核燃料进行裂变,裂变产生的能量相当于1000吨梯恩梯炸药。核爆炸会产生气浪冲向尾部的一个钢板,钢板吸收震颤,使飞船前进。后者是物理学家罗勃脱·巴萨德提出来的。冲压式喷气发动机不用携带燃料可以在空中收集,它根据的是德国空间科学家尤金·桑格原理。此原理认为,两个质子聚合形成中子时,能产生推力。冲压式喷气发动机飞船长约三公里以上,其速度可达每秒6.9万公里。

最高明的设计可能是太阳光速风帆了。它由物理学家罗勃脱·福沃德提出。该风帆用一种铝丝薄膜组成,能反射激光束,能把风帆的速度提高到每秒15万公里以上。

太阳光速风帆带有一个助推器。当风帆初步发射入轨道时要折叠起来;当助推器把风帆推到高轨道上空时,助推器要自动脱离,让风帆再张开并吸收光束,逐渐把速度加大。

风帆也可以返回地球,它有外圈和中心圈两个部分。中心圈可以倒转,使外圈受到不同方向的激光束。据说,世界空间基金会对太阳光速风帆很感兴趣,有投资的打算。

恒星际探测除速度是个问题外,通信和方向也是个难题,同时发射恒星探测器的时间和飞行轨道也要掌握好。行星际探测器的发射精度要求高,可谓“差之毫厘,谬以千里”。譬如,火星探测器入轨时的速度误差达到1米/秒,那么到达火星就会有10公里距离的误差,当然,就更不用说恒星际空间探测器发射的精度了。同样,话说回来,从整个探测器运行过程来看,各计算机系统、结构系统、无线电控制系统、热控系统等,都需要达到更高的技术要求,这是不言而喻的。

恒星际空间的环境人们现在还没有完全了解,但对其条件的“恶劣性”

必须要有充分的思想准备。对探测器的信息与图像传送也必须用新的方式,有科学家提出不时地释放中继站的想法,但还没有实践过,需要静候佳音。

“路漫漫其修远兮”,在空间探测的路上会充满艰辛与险阻,但人类不会被一时的失败而吓倒。因为今天的失败会孕育明天的成功。空间探测,这个充满着诗意与浪漫,夹着危险与希望的色彩,高度理性和科学态度对待的排头宇航事业,等待着一代又一代的年轻人砥砺意志、无私奉献。

考察火星的原因火星是一颗最富传奇色彩的行星,也是多少年来人们思想上经常联想到地球以外可能具有生命的行星。火星上是否有过生命形态存在,科学家们争论了好多年。考虑到火星上有生命存在的可能性也有一些理由。火星上有稀薄的大气,少量的水,它的温度时常升到冰点以上。

为了拨开人们对火星认识上的迷雾,美国和前苏联都多次发射火星探测飞船,拍了很多照片,分析了大气,化验了火星土壤。可是迷雾层层,拨开一层又出一层,并没有足够的证据回答火星上到底有没有生命存在过。

例如,除陨石坑、火山环形山和裂隙外,水手9号飞船还观测到类似于干枯河床、峡谷和沙丘的外表特征,有坚持说某些河床和峡谷由流动的水才可能形成。虽然目前火星上不可能存在液态水,但可以有大量的冰潜藏在火星表面下,或许几百万年以前的条件与今十分不同。有人提出说类似地球上的冰河和间冰河期的长期气候变化可能使极冠冰周期性地全部蒸发。这将提高大气中水气和二氧化碳的压强。这样的大气会更像地球大气,液态水能够存在甚至还能形成雨,以至产生了所观察到的河床。水手9号也发现火星极冠区有时是明带有时又是暗带,这就增强了周期性气候变化的假设的可信性。这些带被解释为处于交替的冰河和间冰河期内的不同表面层。按照这样解释,火星现在处于冰河期,这时大部分二氧化碳和水仍然冻结在极冠处。

但在间冰河期火星较暖,大气较密,表面也湿润。这些设想提高了对火星上存在生物可能性的关注。

由过去的资料看,火星具有太阳系内,除地球外,最少有害于生物生活的条件。有些预言已由海盗号探测飞船的探测所证实。轨道飞行器拍的照片,分辨率从100米到1000米,照片上确有很多类似河床的外形,表示火星早期历史上有几次洪水。但也可作另一种解释,过去曾有巨大的冰川覆盖着火星大部分地区。冰川流过障碍物也能产生类似河床的外形特征。

但是,海盗号飞船的轨道飞行器和着陆舱进行过12次试验,每次都直接或间接与生命研究有关。在分子分析实验中,把火星土壤的两个标本加热到摄氏500度,烧掉了任何含碳的有机分子。然后对气化后的物质作化学分析,证明火星上存在任何由碳构成的生物是极不可能的。这个结果曾使很多人失望。前苏联的科学家对此也有不同看法,认为火星土壤取的是两个火星偶然点,而且试验方法不完善,要下结论否认火星上有生命存在的可能性为时过早。

人类对火星的探测,取得很多资料信息和成果,包括它的地形、地貌、土壤成份、大气构成和确实存在水等;然而火星上到底是否存在或存在生命形态,还处在迷雾之中,而这正是人们最关注的事情。它继续吸引着科学家并激起人们的幻想。如果人类能亲临火星登陆考察,可以直接解开火星是否有生命形态存在的奥秘,那时科学家之间有关此事的争论才会结束。