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第10章 宏图规划

1.未来能源基地在太空

能源在人类生存、发展过程中起着重要的作用,但同时也是人类面临的最严重的问题之一。解决未来能源不足的出路有两种:一种是太阳能,第二种是核能。科学家们通过月球取样标本化验和分析,发现了氦—3,这给月球探索工作带来了新的契机,为此也受到了能源专家的高度重视。不过,就月球氦—3的形成和分布特征、贮量和应用而言,仍然是月球科研过程中急需解决的问题,只有通过不断的探测,以及不断进行月球野外实地考察,人们才能获得令人感到满意的答案。

月球的表面土壤,是由细至尘埃,大到砂,甚至大砾石的物质组成的,其中包括岩石碎屑、粉末、角砾岩、玻璃珠等成分,结构上较为松散而且相当软。月海区的土壤的厚度一般在4~5米,而月球高地由于暴露于月球表面的时间较长,受历次冲击成坑的溅射物的覆盖,使月壤堆积较厚,约10米。月球土壤的粒度变化范围很广,大到几厘米,小到1毫米,甚至是数十微米,这些细土就被称作月尘。在月球土壤中,其成分大部分是角砾岩及玻璃珠,约占70%左右,小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13%。但惰性气体在月球玄武岩和高地角砾岩中的含量极低,大气中就更低,几乎为零。

然而,亲气元素在月壤和角砾岩中的含量则相当丰富。这是源于有太阳风的注入。太阳风是一种连续存在,来自太阳并以200~800千米/秒的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子—质子和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。太阳风是从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。

由于外来物体对月球表面撞击,使月壤物质混杂,在深达数十米范围内存在这些元素。太阳离子注入物体暴露表面的深度,通常小于0.2微米。因此,这些元素在月壤最细颗粒中含量最高,大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾岩或粘聚在玻璃珠的内部。

一些科学家的研究表明:月球中氦-3的资源总量约为100~500万吨。氦-3是未来核聚变燃料的最佳选择。用氚和氦3聚变生成氦,这种聚变反应是安全、干净、较易控制的核聚变。月壤中氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的四万倍,考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3能源偿还比估计可达250.这个偿还比和铀235生产核燃料(偿还比约20)及地球上煤矿开采(偿还比约16)相比,是相当有利的。此外,从月壤中撮一吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说也是必需的。除此之外,人们还可在月球上建立核能源基地,将电能传输到静止轨道上的中继卫星,再传送到位于地球的接收站,然后再分配到各个地区,供用户使用。太空能源的开发意义深远。

2.太空探索未来50年

在人类迈进太空时代50周年纪念日活动时,来自美国宇航局喷气推进实验室主任埃拉奇说,从载人登月到把无人探测器送往其他行星,在仅仅一代人的时间里,人类在太空探索领域就取得了惊人的成就。

埃拉奇指出,50年之前,人类几乎还不知道怎样发射探测器,而50年后人类发射的火星车正在火星上漫游,此外还有探测器在绕土星轨道飞行。如今,人类探测器已有能力探索太阳系每一颗行星,人类正在研究宇宙的起源,并能监测地球每天发生的变化。他说,上述进展令人难以置信,“我相信今后50年我们还会取得更多的成就”。科技推动人类的进步,这一点在未来50年将会体现得更加明显。

过去50年,人类在太空探索方面开阔了视野,取得可贵的成就。经过探索,人类已确立了自己在太阳系中的地位,并知道月球和火星上有资源,这些资源最终将可以支持人类不仅仅依赖地球而生存。

所以在未来50年中,人类也许能够在其他星球上发现生命存在的迹象,这样也就为人类可以在其他星球居住提供了理论上的支持。

3.未来太空梯

你想过吗?有一天让一架直达云霄的天梯,带你进入神奇的太空吗?这不,美国一家私营公司就向修建太空梯这一远大目标迈出了自己坚定的步伐。这家公司叫做Lift Port集团,它已经成功地完成了机器爬升器试验。通过这个新型的装置,人们可以沿着一条系在高空气球上的长带子爬上爬下,当然必要的保险措施也是周全的。

这是一次秘密的试验。这次试验也为将来利用太空梯在地球与太空之间运送货物开创了先河。未来的太空梯是采用超强的纳米碳管合成绳,从地面一直伸向太空达10万公里。太空梯将被安装在太平洋赤道上的一个海面平台上,在太空中的另一端,合成绳系在一个很小的平衡锤上。机器人升降车,将沿着这条合成绳自由升降,将卫星以及太阳能系统等送入太空,最终可以把人送入太空。

太空梯的原型设计需要数年时间,预计15年后人类便可搭乘“太空梯”进入太空。科学家还进一步设想,将来在太空上,还将建成太空酒店,也让太空旅客能够目睹太空的神秘。科学家预测,运用同样的科技手段也可让人类踏上月球,甚至其他行星。

壮观的水星凌日

凌日是非常罕见的天文奇观,我们从地球上只能看到金星和水星的凌日。水星凌日发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上,而是有一个7度的倾角。因此,只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上,而日、水、地三者又恰好排成一条直线时,在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢地移动,这种现象叫做水星凌日。小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。

地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点,每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以,水星凌日只能发生在这两个日期的前后。人们用肉眼是看不到水星凌日的,只能通过望远镜才能进行投影观测。

4.未来的太空粮食

在太空生存,粮食也是关键的物质保障。选择小球藻作为未来的太空粮食,是有一定的实践依据。小球藻是一种低等水生植物,无根无叶,无花无果。它十分小,所以我们的肉眼根本就无法看到,只有借助显微镜才看见它的庐山真面目。20世纪60年代,我国曾一度处于经济困难时期,有的地方便将小球藻作为食物来食用。二战期间,德国粮食供给相当匮乏,也曾将小球藻作为军队与民用食物的补充。

小球藻繁殖生长能力很快,培养容易,一昼夜可长成两三代,产量很高。小球藻营养丰富,小球藻的细胞内含有大量蛋白质、脂肪、炭水化合物,还有很多各种维生素,维生素含量大大超过水果和蔬菜。它还含有17种氨基酸,且有防癌抗癌、延年益寿的特殊功效,因此被联合国粮农组织推荐为最理想的食品。

小球藻作为未来太空粮食生产的候选对象,是比较理想的一种植物。除了因为小球藻易于生长,营养丰富之外,还因为它能进行有效的光合作用,可以吸收人类排除的大量二氧化碳,放出人们所需的充足氧气,净化了空间站里的空气。而空间站里人们的排泄物,正好可以作为小球藻所需要的养料。这样人和小球藻各得其所,形成了一个良性循环的生态环境,从而实现了一种共生。

5.新鲜蔬菜月球产

进入太空,成为太空人的食物都是在地面做好准备的,这些食物大体包括冻干粉状和半液体糊状,但科学家们希望能在月球或者其他星球上建立食物站,从而生产新鲜蔬菜。

这样的想法有一定的根据,并非完全是幻想,完美太空发展公司就推出了一种叫做“月球绿洲”的迷你温室,而亚利桑那州大学也已在环境条件酷似月球的南极洲,试产新鲜蔬菜。这些都表明让人类吃上外星球蔬菜是大有可能的。

“月球绿洲”采用密闭式温室,外形看上去就像一个罩子,装在一个高度为46厘米的三角形铝框内。它能安全降落在月球表面,在植物生长过程中也可以提高相应的保护。

这个迷你温室预计最快将在2012年发射到月球。届时,迷你温室将携带甘蓝种子登月。甘蓝是一种有韧性、耐岁寒的植物,可用来生产食用油,还可以作为动物饲料。甘蓝生长快速,从种子发育到开花只需14天。

南极洲的阿蒙森—斯科特南极站,也在进行着月球温室试验。这个由亚利桑那州大学植物学教授贾科梅利设计的水耕法温室每周生产27千克的蔬菜,足够让那里的75个科学家每天吃上两道生菜沙拉,看看科学就是这般美妙。

太空种菜的最大问题,就是如何找到足够的水源。实现这一目标虽然还需要艰苦的探索,但未来新鲜蔬菜月球产不是梦。

6.期待着踏上火星的第一人

火星是地球的近邻,火星绕太阳一周的时间是687个地球日,火星和地球相互接近的时间间隔是两年零50天。火星和地球一般距离在8000多万公里以上。从地球飞往火星,单程需近一年的时间,较好的发射时机每隔一年才有一次。对火星的探测,几个太空大国将展开新一轮的竞争。

“奥德赛”刚刚进入太空,美国就又宣布在2003年再发射一个新型火星探测器—“雅典娜号”。欧洲航天局随后宣布,2003年欧洲也将发射“欧洲特快”号火星探测器,主要任务是绘制火星表面图。俄罗斯自然不甘示弱。俄太空科学研究所负责人格里戈里耶夫教授宣布,俄罗斯太空科学家已经克服了星际载人飞行的大部分难关,并且准备在2020年左右派宇航员登陆火星。美国航空航天局质疑说,俄罗斯要实施这一计划最起码得花费4000亿美元,而俄目前的国内生产总值一年才约为3310亿美元。但俄国专家对此驳斥说,俄罗斯要实施这一计划,100亿美元就已经足够。俄罗斯将在2005年制定出一个详细的火星登陆计划。

在20年时间内,人类到底能不能登陆火星,以及由谁最先登陆火星,这显然是目前竞争以及人们关注的焦点所在。但对于人类而言,踏足火星也许只是时间问题。而美国《科学探索》杂志就曾预测说,未来踏上火星第一人最可能是美国人,但把他送上火星的人则是一群来自东西方大国科学家的共同努力。因为登陆火星是个庞大的工程,只有联合作战才能使这一天尽快来到。登陆火星计划的实现无论归于哪个国家,都是人类探索太空的巨大成就。

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