书城工业技术航天航空小百科-航天事业的希望
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第3章 展望空间开发的前景(3)

科学家们设想用海藻作为动物和家禽的饲料,而它们供给星际飞船的乘员以肉类、牛奶和鸡蛋。人类最好使用高等植物。当初在航天站,航天员曾进行第一批高等植物培育试验,结果令人失望,因为它们在成熟期死亡;但是后来又经过不懈努力,通过一系列试验又产生了希望。最后的结论是,在失重状态下高等植物基本上能通过生长的所有阶段,这对未来的星际旅行有着极为重要和根本的意义。月球屋支持空间生物生命系统的开发工作仍在实验阶段。正在作出的努力是寻找生长植物的最有效方法,例如在人造土壤中植物生长方法。在白俄罗斯共和国,科学家已经发展了一种人造土壤,它看上去像沙,但实际上是由两种类型的专门塑料材料组成的。它充满15种从通常的肥料中提取的营养物。植物生长,要进行光照、土壤也需要浇水。

使用人造土壤的实验表明,它可能有巨大的实际意义。一平方米菜园在70天可生产1千克小萝卜。与此形成对照的是一平方米人造土壤,21天可生产10千克。这些成果不仅在实验室,而且在某破冰船上试验时也获得,那里配备了人造实验菜园。

科学家还研究空间失重状态下生长植物的其他方法,如溶液培养和电刺激培养。例如,美国洛克希德宇航公司在加里福尼亚州森尼韦尔实验室培育适合太空生长的蔬菜。研究人员将莴苣、胡萝卜和西红柿放进无土壤的培养基中,并在失重条件下培育起来。结果发现莴苣在含水的培养基中生长比在土壤中快2至3倍,并且发现莴苣很难与西红柿混种,只要有西红柿,莴苣便难于成活。原因可能是西红柿消耗的培养液太多,也可能是它对莴苣有毒,有待进一步试验。使科学研究人员兴奋的是用这种溶液培育的胡萝卜大获成功,长出来的胡萝卜味道鲜美,百尝不厌,但胡萝卜的形状怪异:上半部还算正常,下半部却向上弯曲,根须则像卷发一样卷绕在一起。时间将会证明,哪一种植物培养方法更有效。

航天医学专家说,长时间的星际飞行的生物生命支持系统,只能适应生物特性,别无其他选择。因此,科学家根据自然界的生物链关系,安排这样的周期实验:一组生命或者它们生命活动的产品作为食物,在每一个周期内供给其他的生命。

目前,科学家试图在生物生命支持系统中包括动物王国的成员。已经考虑,鹌鹑将是第一批空间家禽场的居民,它的肉具有很高的热量,还应指出,它特别能产蛋。现在正在空间飞行中试验生物生命支持系统的不同元素,发展生产动物、植物和整个生物社会的技术。随着时间的推移,将可以回答更多的问题。然而,科学家们相信,在空间建立一个封闭的生态系统是可能的。如果今后能把这个信念变成现实,并建立起这样的生态系统,那么,到遥远的行星或天体进行星际旅行的理想将会变成真正的可能。

宇宙探测器

什么是宇宙探测器?顾名思义,宇宙探测器就是人工制造的进行宇宙探测的航天器。不言自明,运载火箭、卫星、宇宙飞船都可以,且事实上已经有一部分被充当了宇宙探测器。

宇宙探测器要探测什么呢?仅仅是外星人的踪迹吗?非也。宇宙世界无穷无尽,无始无终(这里与天文学所说的有界无边、有时间超点不是一回事),可探索的东西太多,大气物理、生命起源、天体演化、太空环境等等都可以作为其研究对象。当然,这些研究与探索都与人类对自身生命的关注分不开--人类所做的一切不就是为人类自己造福吗?现代科学研究表明,地球已有45亿年的年龄了,太阳也处于中年时期,而我们人类的出现不过数百万年的历史。然而这几百万年、几亿年,对于整个宇宙来说,是多么短暂啊。或许我们的子子孙孙不会为自己的生存而担忧,但总会有我们的后代会随着地球太阳的灭亡而受到生命的威胁,这是杞人忧天吗?也许是。当然,我们目前对宇宙的探测工作却起着未雨绸缪的作用。

不过,这些“未雨绸缪”的工作,从一定程度上说,是为我们自己。

这并不是胡言乱语。其实我们地球本身就面临着意外“天灾”的毁灭性打击。虽然我们地球层外有一层大气保护带,但毕竟还有没有完全“毙命”的天外来客--进入大气层而没有完全烧毁的陨石。可别看这小小的陨石,月球上的坑坑洼洼就是它们砸的,地球上也不是没有它们的“造访”印迹。而这偶然一次的“造访”,有可能会造成如同上万颗广岛原子弹爆炸那样威力的破坏。小行星撞击地球的想象图再说,地球还得防备其他星体,如彗星的攻击。1994年夏,彗星与木星的相撞,迄今科学家们还心有余悸。因为木星与地球在太阳系是亲密兄弟,彗星如果撞到地球上,可能会有像恐龙灭绝式的打击(恐龙灭绝,有观点认为是天外来客所致)。再说,每过几年就出现一次与地球擦肩而过的彗星,还真叫人捏一把汗。所以综合起来,人们发射宇宙探测器是有相当目的的。从更远的意义上说,它是人类向星际空间进军的序曲。

宇宙探测器的门类演变宇宙探测器分类比较复杂,如前面所述的航天飞机、宇宙飞船、卫星、火箭也担负着宇宙探测的任务。再说,像阿波罗载人飞船,如果从探索的意义上讲,也可以归属于此类。不过,我们这里只讲主要进行各种空间探测任务的航天器,先从地月系、行星系、太阳系以及更远的恒星际说起。

(一)对月球的探索对月球的探测由来已久。这表现在前苏联和美国的空间竞赛上。早在1969年“阿波罗11号”载人飞船到达月球前的1959年,前苏联就向月球发送了三个月球号太空探测器。这之中月球2号探测器到达月面,成为第一个地外星体着陆的航天器,月球3号探测器进入绕月飞行轨道,拍摄到月球背面70%从未被人们观测到的区域。1970年前苏联发射的月球16号探测器到达月面,探测到月面只有三个海,海上密布着交相叠加的环形山。美国在20世纪60年代初也发射过软着陆飞船到月球上降落。这些飞船中有的带有自动挖掘机,用以测试月面土壤的强度,这些都为阿波罗号载人飞船登上月球铺平了道路。

但是美国宇航员六次12人到达月球表面,并不等于对月球的探索到此为止。目前美国提出重返月球计划,特别是许多科学家提出建立月球基地的设想后,再次登月和开发月球资源的活动变得更加迫切。上世纪90年代美国一直在发射月球探测器,如1990年、1994年美国发射过“缪斯-A”、“克来门坦-1”月球探测器,争取为早日返月作准备。

另外,别的一些国家,如日本、中国、法国也有发射月球探测器的计划。

(二)对行星的探索对行星的探索是随着登月活动展开的,美苏两国在此都取得了巨大的收获。

先说水星。1974年3月29日,美国发射的“水手10号”深空探测器飞经水星表面431千米处。从获得的六千多张照片得知,水星上有许多环形尖山,并有极稀薄的大气,整年高温400℃。水星10号三次飞过水星,一次飞过金星,在宇宙空间进行了九次变轨飞行。信使号水星探测器再说金星。对金星的探测从1962年就开始了。根据统计,已经有近20个探测器飞临其上空或着陆。1973年,美国的“水星10号”到达距金星六千多千米的位置,发回的大量资料表明,金星只有少量的水蒸汽和氮气,大部分是二氧化碳,温度高达500℃。1978年,美国的“先驱者”金星1号和2号在金星上着陆成功。它们发现,金星上有许多火山,并存在一个深六千米,宽二百多千米,长一千多千米的裂口。

1971年12月,前苏联也发射过金星7号探测器,在金星表面软着陆成功。1975年6月,前苏联发射的金星9号历经四个月后到达金星。金星10号也到达过金星。

接下来说火星。火星是人们一直认为最有希望存在生命的行星。我国的《从地球到火星》科幻小说表述了人们对火星的美好遐想;根据1897年威尔士写的小说《宇宙战争》改编的火星人广播剧,曾把美国人吓了一跳。

1964年2月,美国的水手4号深空探测器到达离火星最近点,约一万千米的地方,拍摄了大量的照片。1971年,水手9号深空探测器也不甘落后,发回了几千张火星照片。这两个探测器表明火星表面环形山很多,最大的环形山直径为600千米,火星上也有峡谷和河床,尘埃沙暴也不少。1976年,美国的两个海盗号探测器到达火星,采集了土壤,并拍了照片,这次探测表明,火星表面气温差值很大,大气层也很薄,90%以上是二氧化碳。1978年8月、9月,美国发射了两个海盗号综合探测器,到达火星,此次行动收获更大。前苏联也于1988年发射了两个火星号探测器,其中2号飞行器进入围绕火星的飞行轨道,对火星进行了观测,并发回了图像。综合资料表明,目前火星上有“尘暴”现象,即低层大气把无数细小的尘粒刮到空中,其速度可达50米/秒。

目前,科学家们正在为登上火星作准备,一系列新型探测器被发射上天。

如1992年9月,美国发射了火星观察者号探测器,为下世纪登上火星作新的准备工作。1996年11月、12月将会有“火星96”、“火星之路”探测器驶向火星,1998年,“火星观察者2号”也起程,向火星进军。预计,人类将在2020年登上火星。火星探测器探测到的火星图像科学家们设想,先把“火星漫游者”机器人送上跨越火星赤道的“康多尔恰斯码-7”号地区,取样品返回地球;2010年,各种无人飞船、摄影仪器、科学实验设备将被送上火星。到2012年,两批航天员,每批三男二女会向火星出发。到2020年,在火星上将建立起初级居住基地。然后到2030年,太阳反射器将反射太阳光到火星上,火星上建立一批工厂也会产生“温室效应”气体以及臭氧等,以此形成大气层。最后,火星上将开始培植酵母和细菌之类生物,使火星上两极冰帽融化,产生水分;这样绿色植物通过光合作用会释放氧气,冰帽融化的水会形成河流,它们会使火星的环境更适合人类生存。等到条件完全成熟时,大批的火星移民将真正开始。

再就是木星。1972年美国发射过“先驱者10号”探测器,飞近木星,送回了一批照片。1972年3月、1974年4月,美国又有两个先驱者号探测器在几万千米处飞过木星,结果发现木星有大气层。

1977年9月5日,美国发射了“旅行者1号”深空探测器,该探测器于1979年3月5日到达距木星27万千米的地方,发回了清晰的木星照片,观察到了木星的光环,并逐步接近了木星的五个卫星,其中“卫星一”有火山活动;“卫星二”是一个冰球;“卫星三”有高山和峡谷;“卫星四”有许多盆地。“旅行者1号”于1980年到达木星。

另外,1989年10月“伽利略号”木星探测器被发射升空,1995年7月13日,该探测器在进入绕木星飞行轨道的前五个月释放了子探测器,母体将在今后两年绕木星飞行11圈,对木星及卫星进行探测。同年12月10日,“伽利略号”木星探测器开始发回第一批资料。

最后说土星和天王星。1972年发射的“先驱者10号”探测器在1973年12月接近木星后,飞向土星。1983年它飞过海王星轨道,1986年越过冥王星的平均轨道。1979年9月2日,美国发射的“先驱者11号”到达距土星21400千米的地方。这次探测表明,土星有磁场、卫星和光环。1980年12月、1981年8月,美国发射的“旅行者1号”、“旅行者2号”飞过土星。“旅行者2号”也于1986年、1989年到达天王星、海王星附近。