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冲出太阳系的桥梁_航天技术

2019-10-12 航天

冲出太阳系的桥梁_航天技术
人类在月球、火星及空间城上定居,这只不过是人类星际航行的一个良好的开端。铺向太空的道路还很长,很长。此后,人类将从空间城起步,脱离地球引力,登上火星,穿过木星、土星、天王星、海王星、冥王星,越出太阳系的疆界,扩展到银河系,进而跨出恒星边界。宇宙本身是无穷无尽的,因而人类对宇宙的认识也是无止境的。随着生产的发展,科学技术的进步,人类的视野必将不断扩大,对宇宙的认识,一定会沿着由浅入深,由简单到复杂,由片面到全面这一客观规律向前发展。
到新的天体去开拓,这是人类面临的又一次更大的挑战。这一大胆设想,将进一步深化我们对地球、太阳系和宇宙的了解;考察、勘探和定居太阳系;促进空间产业更快的发展,造福于全人类。也许会有人提出:既然已经建起了空间城,它可以观天测地,生产多种空间产品,并能移民定居,又何必再去规划考察、勘探和定居太阳系呢?这一问题并不难解答,因为人是高等动物,求知的欲望永远是无止境的。考察太阳系的动力首先来自于人类的好奇心,这是人类智慧的集中体现。出于好奇心,人类迫切地想了解它,想亲眼看到它,亲手摸到它。随后便产生实际的愿望,把所了解的东西加以利用。归根结蒂,进行宇宙探索既是为了寻求科学真理,又是为了寻找有价值的资源。
如果人类持之以恒地做下去,总有一天会成为太阳系的主宰,建立起一个一直扩展到冥王星和冥王星以外的王国,这种可能性是完全存在的。移民、开矿、贸易、通信和许多其它活动,都将同今天地球上的情形一样,以相应的规模在那里发生、发展。今后的若干个世纪内,在各主要太空港停靠期间,很可能出现定期的“星际飞船航线”,而且所有行星,都可以变成人类舒适的居住地。利用航天科学技术上的发明创造,所有这一切终将成为现实,人类可能会进入一个冲出太阳系的伟大时代。
星际空间处于高真空状态,飞行器一旦进入银河系太空,将长久地飞行下去,只要不遇到黑洞或其它不测事件,就不会受到损坏。因此,飞行器在太空中存在的时间,甚至可能超过太阳系的寿命。银河系中大约有 3000 亿个恒星,它们有大有小,有热有冷,形式各不相同。从恒星演化过程来看,只有处于主要星序阶段,即恒星的成年时期,便能稳定地向外辐射能量,这时才有孵育生命的条件。从恒星质量上看,只有在质量是太阳质量的 0.33~1.4 倍的恒星附近,才有出现生命的可能性。据天文学家推测,在银河系 3000 亿个恒星中,类似太阳这样适于孵育生命的恒星大约只有 1%左右,即 30 亿个上下。而那些处于类日恒星的生物圈内,具有一定长短的昼夜、温度适宜的四季、面积适中的海洋,而且地质既不过分活跃也不过分死寂的行星,才可作为“可居住行星”。银河系中 30 亿个类日恒星中,拥有可能居住的行星约占 20%,即 6 亿个左右。可居住行星中,真正可能具有智慧生物和文明社会的大约接近 0.1 %,即 50 多万个。
人类能够把自己的影响扩大到银河系中遥远的恒星那里吗?人类在恒星空间未来前景如何?将使用什么样的发动机和航天器?这些都有待 我们去开拓、证实。由于恒星离我们太遥远,因而探测恒星比探测行星困难千万倍。人们借用每秒 30 万千米光速,把光在一年里走过的路程 9.46×1012 千米作为距离单位,称为 1“光年”,用这把尺子来度量宇宙空间。例如,太阳到半人马星座a星的距离为 4.3 光年;到牛郎星的距离为 16.5 光年;到银河系中心的距离为 3.3 万光年,银河系的直径为 10 万光年。目前人类所能观测到的最远天体的距离是 100 亿光年,如果按千米来计算,它大约相当于 1000 亿兆千米(1 兆=1 万亿)。
如此遥远的宇宙旅行,岂不成为无法实现的梦幻吗?然而,历史告诫我们,由于人类的进步,昨天的梦幻今天已成为事实,在人类智慧高度发展的今天,这些梦幻必将成为明天的现实。1973~1977 年期间,英国星际协会的一个技术小组,对飞往距地球 6 光年的巴纳德星进行了工程研究。结果表明,这是一项极其艰巨的任务,需要一艘特大的飞船,他们设想了一种名为“代达罗斯”的飞船,属于无人驾驶的自动飞船,重约 54000 吨,船上携带 500 吨左右的全自动有效载荷,飞船总高度 230 米,最宽处直径为 130 米。飞船采用核脉冲火箭发动机作动力,氦? 3 为燃料。由于飞船和地球之间的无线电通信时延非常厉害,所以必须使用一台智能计算机来控制整个飞船,以便对其在探测期间的一切功能进行控制。在与巴纳德星相遇的前几年里,飞船将释放出 20 个或更多的探测器,每个探测器均以一颗行星或它的卫星,或者以恒星本身为探测目标。它们直接向飞船上的中央计算机发送探测结果。
人们还为此初步作过估算,星际飞船从设计、制造、检测和装燃料约需 15~20 年,飞船从发射到与巴纳德星相遇要 50 年,信息传递到地球需 6 年。这样从计划开始到第一次接收到数据,将花去一个人一生的时间。不过,只要有千千万万个立志攀登科学高峰的人搭接成云梯,让年轻的一代踩着前辈的臂膀爬上去,经过世世代代的努力,人类必将到达宇宙深处,开拓天疆。