书城科普必知的航天科技(青少年科技爱好培养)
14764000000018

第18章 未来太空(4)

太空城居民对放风筝的喜欢程度,可比地球人高得多。这也许是因为太空城太缺少飞禽走兽的缘故吧。世世代代生活在地球大自然环境里的人,一旦离开了大自然,无论从心理上还是精神上都会产生一种难以形容的空虚感与寂寞感。为了填补精神上的这种空虚,他们便会本能地通过这些活动来“制造”一种人造环境,从而获得心理上的一些满足。

同样,当你进入居民区时,有时还会发现“天上”飞行着各种飞机。这些飞机当然不会是现代化的超音速飞机,而是青少年们自制的航模飞机,或者是青年人喜欢的滑翔飞机。

从这类航模飞机的制造工艺来看,实可谓巧夺天工,既精美雅致,又小巧玲珑,而且几乎全部由无线电遥控操作。从远外凝视,又何尝不像是飞机正在空中翱翔呢?

当然,这种滑翔机不会也永远不可能成为太空城的交通工具。这只不过是一种娱乐工具。人们喜欢它,也是因为不愿意忘却地球上的这种交通工具。

从本质上说,太空城没有白天和黑夜之分,那是因为它时刻都受到太阳光的照射。但是,为了满足人们对白天黑夜这一生物节律的心理要求,太空城设计大师们依然能够巧妙地按照地球人的习惯,人为地划出白天和黑夜,以便让居民们更好地工作休息。就连居民们的夜生活,大师们已经考虑齐全、安排妥当了,甚至会使你感到,这里的夜生活丝毫也不比地球上单调和枯燥。那么,太空城到底有哪些夜生活可供人民享受呢?

首先,所有体育和游戏场所都可以向你开放。你可以乘宇宙游车到宇宙深空去欣赏宇宙风光,也可以到中心区的游泳池和运动场去从事你所喜欢的各项活动。还可以在有正常重力居住区内打球或乘坐滑翔机。当然,要是你不愿外出,也可以和全家人在一起看电视、打桥牌、玩麻将和玩扑克等。

假如你想换换口味,也可以到太空城的影剧院、俱乐部、舞厅、酒吧间或夜总会去看电影、跳舞、欣赏音乐和从事你所喜欢的其他社交活动。

影剧院和俱乐部等一般都设在有正常重力的地下室内,也许是设在太空城居住的甲板底屋。

每个居民区底下都有二三个可以容纳500人以上的影剧院或俱乐部。这些设施除了供人们看电影看戏外,还可以作为集体活动之用。它们实际上是一种装有许多折叠椅的礼堂。用电动机械支上折叠椅,就可用来放电影,演戏,举行各种集会和其他活动;收起折叠椅,又可供人们跳舞,或进行各种球赛。

虽然太空城上没有专门的电影制片厂或各种专业剧团,但是太空城上可以及时看到从世界各国进口的优秀影片。随着太空城的发展,许多国家的文艺和体育团体会经常到太空城上表演精彩节目。届时太空城上的居民们将会看到各种具有世界先进水平的文艺体育表演。某些杂技项目要是能在中心区的低重力体育场表演,会使人更加惊叹不已。

由于太空城的有效空间极其有限,因此这里的酒吧间、咖啡馆、舞厅或夜总会一般都具有多种用途。它们都设在阶梯式建筑物的最高层。白天,这些设施可用作饭馆、小吃店、冷饮店、水果店、酒店或副食品商店,到了夜晚它们又变成各种娱乐或社交场所。有些地方插放着各种管弦乐,人们可以到这些地方跳舞、喝咖啡、喝啤酒或欣赏音乐,居高临下眺望、观赏整个市区的夜景。

啤酒是太空城自己加工制作的。为了防止酗酒或醉汉闯祸,这里严禁私人酿酒或贩卖各种烈性酒。烈性酒就像海洛因一样被列为地球严格禁运的走私食品。

但是,太空城还不得不生产酒精。因为它是许多飞行器所能采用的最便宜燃料,而且不必从地球进口。

未来航天技术面临的挑战

航天技术经过四五十年的发展,已进入全面收益阶段。目前,应用卫星在不断完善和扩大应用的范围;军用卫星在不断地更新换代;天文卫星和星际探测器在不断地发回有关宇宙的新信息;载人航天飞行在有条不紊地进行着;航天飞机和宇宙飞船经常性地往来于天地之间;国际“阿尔法”空间站已经建造……在更加遥远的将来,航天技术将朝着哪些方向发展,航天技术的未来将面临哪些挑战呢?

无论进行何种选择,航天技术的发展必须以解决人类面临的问题、造福于人类和增进人类知识财富三大目的为本。当前,人类面临着数不清的问题,工业化的发展使这些问题变得日益严重。航天时代以来,人们提出了种种解决上述问题的途径。有些也许可以作为航天未来发展的方向。

人口、生态和环境是当今世界的热点问题。1969年,美国物理学家奥尼尔提出了太空城和太空移民的设想。他认为,解决上述问题的最好的办法是在太空中建造一个个太空城,逐步把人类移居到地球周围的太空城中。太空城内建有一种适于植物生长的自然环境,上面有百草、树木、河流和湖泊。除了这些人工自然环境外,太空城内还有道路、居住区、娱乐区、商业区、工作区等等。人类移居太空后,让地球长时间按着自然力的作用进行重新改造,恢复过去的生机和良好的生态环境。经过几百年后,地球会在没有人类干预的情况下,轻装上阵,变得更加生机勃勃、动物成群、绿树成荫、风调雨顺、风和日丽、万象更新。如果有必要,人类还可以重返地球。

作为太空移民概念的扩大,20世纪70~80年代出现了大量建立月球基地甚至改造火星的设想。美国宇航局科学家于1991年7月8日就提出了这样一个设想。他们就改造火星的进程制定了大致的时间表:在完成初步探测后,到公元2014年,人类先遣队将率先登上火星。他们先进行考察工作,初步开辟赤道地区。再过15年后,1万名专家将登上火星。他们架起太阳光反射器、开办核化工厂、建立核电站煅烧火星矿石和乱石。这些工作都是为了大量产生二氧化碳,创造人工温室效应,使火星表面气温逐渐升高。

大约到2080年,火星的平均气温将达到-15℃,这时,天空将会出现云层;赤道附近的冻原植物也开始放出氧气;两极地区的冰和干冰开始融化。渐渐地,大气层变得更加浓厚、河流和湖泊慢慢形成,植物生长更加旺盛,氧气量更加充足。这个过程不断向良性方向发展:低等动物和植物越来越多,氧气越来越丰富,温度越来越高,涓涓细流汇成大海。到2130年,火星温度将升至10℃以上;大约到2170年,巨大的植物系统将足以使大气富含氧气。这时,火星上看到的景象是:蓝蓝的天空、碧绿的原野、清清的河流、茂密的森林,一切都是那么生机勃勃。到那时,人类终于把比萨哈拉大沙漠还恶劣百倍的火星改造成了第二个地球。

为解决能源问题,科学家们提出了卫星太阳能电站设想。20世纪70年代美国有多家公司深入研究了卫星电站问题。波音公司在太阳能卫星电站上所做的工作最多,也最细致。该公司设想的电站有两种形式:一是光电转换方案,另一种是勃莱顿热循环方案。每一种方案都以发出电力10GW的电功率为目标。第一种方案又包括使用硅光电池和砷化镓光电池两类。第二种方案同地面上的汽轮发电机很相似,它依靠巨大的空腔式吸热器吸收太阳辐射,吸收的热量使循环器中的液氦气化并达到上千度高温。氦气膨胀时,通过上部的涡轮并驱动其高速旋转。回流经冷却器进入压缩机。涡轮驱动压缩机和发电机,可产生10000伏交流电输出,经变压器升至33万伏后再以微波形式发送回地面。

在美国,还有科学家和有关部门研究在月球表面建设太阳能电站的问题。研究表明,在月球表面可以建造2万个太阳能电站,发电功率在2万GW以上,每年产生收益15万亿美元。这个数字相当于世界总产值的60%。它虽然初期投资很大,但以后运营成本及维护成本都很低,因此具有十分广阔的发展前景。

太空工业化是航天未来发展的又一大主题。太空工业化的含义十分宽泛,可以从太空加工、生产、制药、冶炼等扩展到太空信息产业、太空旅游业和太空能源,更远期的太空工业化还包括月球和行星资源开发。许多专家指出,太空工业化初级阶段完全可能在医药、光学玻璃、电子器件、磁性材料、工业工具、新型材料以及加工工艺等方面导致新的工业革命。

在太空环境中,微重力和超真空提供了制造纯度极高、均匀性极好的大块半导体晶体的可能性;能够大量生产应力均匀、纯度高、性能极好的光导纤维和玻璃材料;可以生产高性能合金、磁性材料以及金属泡沫等新材料。许多科学家十分看好在太空生产生物制品和特种药物。生物制品商业化的三大应用领域是:生物分子结晶、生物分离和培养活细胞。特种药物生产前景也十分广阔,目前许多昂贵、且无法大量生产的特效药可望在太空大量生产,经济和社会效益非常明显。材料、加工和生物医药制品的收益保守的估计可达数千亿美元。如果包括太空信息服务、太空旅游、太空能源在内,未来15年太空工业化的总收益将超过10000亿美元。

从上面的描述可以看出,航天技术的未来发展前景十分广阔,对人类社会的影响也将更加深远,但面临的挑战也将是巨大的。技术上,要解决大量载荷的低成本发射问题,大型空间结构的组装问题,材料、药品和其他产品的工业化生产问题等等。从目前的状况看,太空城、太空移民、月球基地和改造火星所需要的基本技术人类已经具备,太空生产、加工的可行性已经得到实验验证。目前全世界航天年潜在发射能力可达上万吨,大型空间构件的组装已不存在很大困难。因此从技术角度上讲,太空工业化的目标并不遥远。显然,巨额资金需求将制约着未来航天技术的发展进程,但实现太空工业化等目标的最大挑战或许来自于人类的价值观和人类的合作精神。