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漫談美國(guó)未來(lái)50年征服太空之路

 悠然一笑. 2011-01-10


漫談美國(guó)未來(lái)50年征服太空之路
 
 
  在未來(lái)50年,人類在征服宇宙的道路上將取得多大成就?美國(guó)國(guó)家宇宙委員會(huì)(USNCC)對(duì)此進(jìn)行了大膽而又科學(xué)的預(yù)測(cè),并向政府提交了一份題為《2010~2060年開拓宇宙新邊疆》的報(bào)告。在這份200余頁(yè)的書中,寫下了人類面向未來(lái)50年開拓宇宙的雄偉理想。

 

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  2020年開通宇宙公路

 

  什么是宇宙公路?即以地球?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn),把公路延伸到太空。宇宙公路是除了太空梯之外通往宇宙既安全又便宜的另一運(yùn)輸手段。迄今為止,這些公路的出入口僅限于美國(guó)的卡納維拉爾角和前蘇聯(lián)的拜科努爾等幾個(gè)地點(diǎn),而且費(fèi)用高得驚人。如果人類想要更好地控制太空,就必須開發(fā)更便宜的并且從任何地方都能起飛的運(yùn)輸手段。

 

  USNCC報(bào)告書預(yù)測(cè),在2020年,Zeus航空航天飛機(jī)能從普通機(jī)場(chǎng)起飛,它可采用改變動(dòng)作的方式飛行,即:從起飛到速度達(dá)到4馬赫這一階段時(shí),采用吸收外部氣體并壓縮之的滑輪噴氣引擎;在高空速度從4馬赫增加到12馬赫期間,采用壓縮外部氣體速度能的超音速燃燒沖壓噴氣引擎;沖出大氣層后采用火箭引擎。這樣在不同的速度和高度時(shí)分別采用了最佳的動(dòng)作方式,就能達(dá)到節(jié)省能源和費(fèi)用的效果。

 

  這種Zeus航空航天飛機(jī)是未來(lái)專門運(yùn)送旅客的。為了能把貨物運(yùn)往太空還要開發(fā)兩級(jí)火箭式貨物運(yùn)輸機(jī)。貨物運(yùn)輸機(jī)采用無(wú)人駕駛的自動(dòng)方式,其第二級(jí)軌道器還可以作為客機(jī)使用?;鸺娇蜋C(jī)在效果和費(fèi)用方面都比不上航空航天飛機(jī),但實(shí)現(xiàn)它的技術(shù)困難要少得多,因此,USNCC也把它作為一種方案提出來(lái)。

 

 

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  2025年運(yùn)行宇宙驛站

  根據(jù)USNCC報(bào)告書的設(shè)定,在啟用太空梯與宇宙公路之后,人們還會(huì)在通往宇宙的路途中建立一些宇宙驛站。第一個(gè)停車驛站是地球太空港,人類可以乘Zeus航空航天飛機(jī)在這里降落后換乘宇宙聯(lián)絡(luò)船。太空港不但是聯(lián)絡(luò)船的停留地,也是推進(jìn)劑的補(bǔ)給地。地球太空港真正開始活動(dòng)恐怕要到2025年以后。

 

  一旦宇宙驛站建成應(yīng)用,那么太空港會(huì)向兩個(gè)方向伸出長(zhǎng)長(zhǎng)的索道,這就會(huì)出現(xiàn)一種非常有趣的現(xiàn)象:由于潮汐力的作用,軌道上運(yùn)行的細(xì)長(zhǎng)物體會(huì)產(chǎn)生向兩端托的力,因此,從向下(即向著地球的方向)一端放出物體,就會(huì)落向地球:從向上一端放出物體,就會(huì)上升。如果從下索道發(fā)射航空航天飛機(jī),從上索道發(fā)射聯(lián)絡(luò)船,那么兩者不使用能量,也可以轉(zhuǎn)移到人們期望的軌道上。

 

 

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    2030年在月球上建工廠

  報(bào)告書的預(yù)測(cè),為了在2025年重返月球,將在環(huán)繞月球的軌道上建立月球太空港,從地球太空港出發(fā)的聯(lián)絡(luò)船2~3天后即可到達(dá)月球太空港(人們?cè)谀抢锟梢該Q乘月球登陸船)。聯(lián)絡(luò)船有客運(yùn)和貨運(yùn)兩種,以液氫和液氧為推進(jìn)劑,如果裝上腳還可成為登月船。為解決聯(lián)絡(luò)船從月球到地球的減速問題,可利用空氣阻力達(dá)到減速。因此,在聯(lián)絡(luò)船的底部可以裝上陶瓷制的像大器皿那樣的空氣制動(dòng)器。

 

  建設(shè)月面據(jù)點(diǎn)所需要的物資和人類生活所必須的氧氣、水、食品等,可逐漸利用月面取得的資源。月面基地具備自給自足的條件后,人們可以在上面建設(shè)工廠,并將其發(fā)展為殖民區(qū)。預(yù)計(jì)月面實(shí)驗(yàn)工廠的建設(shè)將于2026~2027年開始,月面工廠的建設(shè)將于2030年開始。根據(jù)USNCC報(bào)告書的設(shè)想,隨著大規(guī)模月面工廠的建設(shè),在地、月系統(tǒng)的太空開發(fā)中也要用到月球資源:把在月面制造的產(chǎn)品送往太空固然好,但把月巖原封不動(dòng)地送到太空去制作產(chǎn)品也許更有用。因?yàn)樵聨r主要由硅酸鹽組成,處理月巖就可以取得人類呼吸和火箭推進(jìn)劑必不可少的氧氣。月巖也含有鐵、鎳、鎂、鈦等金屬資源。

 

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  在月球上建地下賓館

  如果月球太空港建成,不僅是宇航員,科學(xué)家與許多技能工人也將陸續(xù)登月。與此同時(shí)還會(huì)建造月球賓館。在月球上建造賓館最為理想的位置應(yīng)是那些晝夜溫差小、生活環(huán)境穩(wěn)定的地方。同時(shí),考慮到距月球地表深93厘米以下的地方受太陽(yáng)溫度變化影響小,因此,月球賓館的初步設(shè)想是,利用月球的熔巖隧道建在地下的月球賓館,將建立一個(gè)維持生命的環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng),使空氣保持在與地球相同的一個(gè)大氣壓,室溫控制在18℃~24℃之間。第一座月球賓館將設(shè)有200間客房和供客人用餐的餐廳、休息室等,賓館的墻面設(shè)有能看到賓館周圍和宇宙景色的銀幕。每個(gè)客房都設(shè)有浴室、廁所、電視和電視電話并配有健身設(shè)施。在重力和加速度只有地球1/6的月球上,乒乓球和網(wǎng)球必須加重質(zhì)量,同時(shí)還應(yīng)在乒乓臺(tái)周圍和網(wǎng)球場(chǎng)上鋪滿有吸附力的地毯,人們的鞋底也要裝有吸附器用來(lái)增加引力。另外,在封閉式月球農(nóng)場(chǎng)里還可栽培小麥、水稻、土豆、番茄等。由于那里的空氣中含有相當(dāng)于大氣中8倍濃度的二氧化碳,使得植物生長(zhǎng)周期縮短一半并又能獲得3.8倍的收獲量。當(dāng)然,月球牧場(chǎng)還將飼養(yǎng)那些已經(jīng)適應(yīng)了月球環(huán)境的動(dòng)物,如微型豬、微型雞、羅非魚、蝸牛等。屆時(shí),人類的登月旅行將不再是夢(mèng)想。

 

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  2040年建立火星據(jù)點(diǎn)

  USNCC報(bào)告書中的第三要點(diǎn)就是:把火星作為月球之后的開拓目標(biāo)。盡管火星的環(huán)境比月球更容易親近(火星有相當(dāng)于地球1%的大氣,同時(shí)也存在水;自轉(zhuǎn)周期是24小時(shí)37允也有四季的變化,表面重力是地球的38%)。但相比月球基地,火星基地距離地球要遠(yuǎn)得多,因而在火星開拓的初期就要自給自足。還有為預(yù)防在火星上發(fā)生緊急事態(tài)(救援隊(duì)從地球趕到火星需要一年以上的時(shí)間)就必須同時(shí)建立兩個(gè)火星基地,以便互相支援幫助。這樣看來(lái),火星基地不僅要在火星表面建立,而且在其衛(wèi)星福波斯和德莫斯上也要建立。這兩顆火衛(wèi)和小行星一樣,可能也含有很多有用的物資。另外,人們還可以在火星衛(wèi)星的軌道上建設(shè)作為火星門戶的太空港。根據(jù)USNCC報(bào)告書的預(yù)測(cè),火星基地雛形將于2030~2040年間建成,而真正的火星基地建設(shè),恐怕要到2050年代初。

 

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  2050年建成宇宙巡回航母

  隨著航空技術(shù)的發(fā)展,人們?cè)?0年后到月球去旅行,也許會(huì)像現(xiàn)在乘飛機(jī)到國(guó)外旅行一樣容易。但要飛往火星卻絕非易事,因?yàn)槁猛揪鸵?~7個(gè)月以上的時(shí)間。為此,開發(fā)宇宙巡回航母成為USNCC報(bào)告的第四要點(diǎn)。宇宙巡回航母是跨越地球和火星的軌道、環(huán)繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的宇宙船。根據(jù)以往的概念,火星宇宙飛船首先在地球附近加速后轉(zhuǎn)移到環(huán)繞太陽(yáng)的軌道,到達(dá)火星附近減速并轉(zhuǎn)移到環(huán)繞火星的軌道。但這樣每一單程都要加速和減速,非常浪費(fèi)能量。而宇宙巡回航母就避免了這樣頻繁的加速或減速的問題(它只在地球和火星之間行駛)。

 

  乘坐宇宙巡回航母的旅行需要幾個(gè)月的時(shí)間,因此,船內(nèi)的設(shè)施必須很齊全。船內(nèi)要建立人造生態(tài)系統(tǒng)、再生氧氣和水,并栽培植物、糧食的一部分用以自給自足。而且,宇宙巡回航母必須保證能自給自足航行幾年,因?yàn)槿f(wàn)一接近火星時(shí)移乘和補(bǔ)給失敗,那么到下一次接近期間的漫長(zhǎng)時(shí)間都要單獨(dú)航行。

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