书城工业原子能的开发利用
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第72章 通古斯大爆炸的启示

1908年6月30日晨7时许,在俄国西伯利亚通古斯地区的森林上空,发生了一次稀有的爆炸。方圆几百千米内数以千计的居民,看到天外飞来了一个巨大的火球,很快变成了一根擎天的火柱。接着是天崩地裂的巨响,大地都在颤抖。

随后是冲击波夹着狂风把周围30千米的森林夷为平地,远在400千米外的屋顶被掀走,森林中的树木被点燃,动物被烧焦。爆炸引起的气浪,绕地球转了两圈。爆炸后,出现了一系列反常气候,蘑菇状的烟云冲到19千米的高空,通古斯地区普降黑雨。爆炸后出现了磁场干扰。据当时记载所作的测算,这次爆炸威力相当于1000万吨级核爆炸。这就是举世闻名的通古斯大爆炸。

20世纪80多年来,先后有许多科学家到过通古斯地区实地考察,试图揭示这个世界之谜。早在1927年,前苏联科学家库里克,率领考察队到通古斯地区做过十几次仔细考察,他们掘到25米也没找到陨石或陨石的痕迹。近来,又有一些科学到过通古斯地区,利用最先进的检测技术,对爆炸区树木作了放射性检测。结果发现情形与遭受原子弹袭击的广岛很相似,还发现爆炸中心区土壤里有数以千计的直径几毫米的小珠,很可能是高温熔融的硅酸盐。

目前的科学界倾向于认为这是一个小行星造成的,但是,有的科学家根据已发现的种种迹象,大胆地推测通古斯大爆炸是一艘外星人操纵的核动力宇宙飞船失事时引起的核爆炸。

他们推想:这时这艘核动力飞船正以几分之一的光速从天外飞向地球轨道。操纵者本想对地球作一番仔细地观察,但不料在飞船进入地球轨道后,发动机出现了故障。飞船与大气发生摩擦,表面产生高温而猛烈燃烧起来。飞船在离地面8千米上空时,好像作了一次飞行姿态修正,想避免迫在眉睫的灾难。但最后的努力也失败了,结果因核装置触发,引起了一场灾难性的核爆炸。

如果这一设想成立的话,就相当于告诉人们,90多年前,外星人就曾驾驶着核动力飞船察访过地球。也就是说,核动力推进宇宙飞船的理想并非地球人的独创,也许在天外的文明星体里,它已经是平常的交通工具了。

有的科学家们确信外星人的存在,而且找到了许多令人信服的证据。现代科学家估计,在浩翰无边的宇宙中,有亿万个像地球一样生机盎然的星体。其中定有类似地球人的智慧生物生活着的星体,甚至有的已发展到比地球上更发达的核子时代。

有了这样的基本估计,人类决意出使茫茫太空去找觅知音。1977年八九月间,美国分别发射了“旅行者”1号、2号无人驾驶宇宙探测器,带上包括115张有代表性的地球图片和35种自然音响录音带,先去拜访太阳系中地球的姐妹星,随后离开太阳系,飞向深空去寻找宇宙人。

早在1913年,小说家韦尔斯在《人类的解放》一书中,曾大胆地幻想过带着原子弹的原子飞机参加了欧洲战争。这时,科学家刚刚打开原子的一扇小窗,原子世界才透出了一丝透明的曙光。后来,随着原子世界大门被敲开,科学家们就大胆地设想用核能作动力来推进飞船。

早在1955年,美国就开始研究核子火箭。后来这项计划曾一度因种种原因而进展缓慢,但在研究中,科学家已找到了一些有希望的设计方案。

人类已在宁静的月球表面上留下了浅浅的脚印。还多次派出空间探测器对金星、火星、木星等地球的近邻作近距离的考察,发现了许多前人未曾知晓的奥秘。然而,迈出这几步,人们已经付出了高昂的代价。以美国登月计划为例,就花费近10年时光和300亿美元。推动登月飞船的巨大土星号运载火箭,就有35层楼房那样高。尽管现代宇航工业有能力制造出比土星号火箭推力大得多的运载工具,但要奔赴远在数十光年以外的深空去旅行,化学燃料火箭因带不够燃料而无能为力。

由于铀核裂变时释放出来的能量比最好的化学燃料要大上十万倍,在未来的星际航行中,核动力火箭将大显身手。有人预计,在宇航时代到来时,化学燃料火箭只能担负近距离的运载任务,而深空航行的重任将落在核火箭身上。

那时,先将核动力火箭发射到环绕地球运行的轨道上,然后,由太空运输船将燃料箱运往天空,并一一挂在核动力火箭上。带足燃料的核动力火箭,载着宇航员离开地球轨道,飞向遥远的星球,然后模仿登月航行,派登陆舱在外星体上着落。在完成考察任务后返回等候在轨道上的母船,对接后重返地球轨道。核动力火箭在地球轨道和遥远星球之间往返运行。长期肩负星际航行的任务,无需返回地面。

核火箭用的发动机是靠核燃料(铀或钚)裂变时产生的巨大热能,将推进剂加热到极高温度(4000℃以上)。推进剂因而获得动能,以极高速度从尾部喷出,从而推动火箭高速飞行。

由于核燃料体积小、发热量大,核火箭可做到重量轻、体积小,化学燃料火箭根本不能与它抗衡。

将来,人类不但要飞出世代居住的地球,而且要离开太阳系作令人神往的深空旅行。也可能到某个未知星体上与外星人聚会,而且这一光荣使命要在人的有生之年内完成。

要实现这一美好理想,人类必须要与时间赛跑,使自己的生命进程变得更慢些,以适应去数十光年距离以外的天涯旅行的需要。当然,乘坐现代速度不高的宇宙飞船的旅行是不可能的。但要是乘坐接近光速的飞船,就有可能达到目的。

相对论已告诉人们,在接近光速飞驰的物体上的时钟,会大大减慢。同样,在接近光速飞行的飞船上,人的衰老过程也会大大减慢,科学家已为相对论找到了实验依据,他们将K介子加速到接近光速时,终于出现了介子寿命大为延长的奇迹。

人类有理由期待,随着宇航技术的发展和核火箭的应用,会亲眼见到“二仙一局棋,人间过千年”的神话变为现实。当然,要使核动力火箭加速到接近光速是极不容易的,人类务必付出艰辛的努力。

据1992年初报载,美国一些著名科学家和工业界人士指出,假如美国宇航员要登上火星的话,必须依靠核动力。

在1975年美国“阿波罗”号和苏联“联盟”号对接中作为指令长的托马斯塔福特,曾领导一个小组研究对太阳系探险的几个计划以及有关的技术细节。

布什总统1989年在庆祝首次登月二十周年大会上的讲话推动了人们提出各种空间计划。为响应布什的号召,美国宇航局准备对火星进行探险。

在副总统奎尔的要求下,美国宇航局发出34500封信,征求意见。

美国宇航局从全国各州的科学家和工业界人士中,以及从学校的孩子中收到1697封回信。斯塔福特小组将各种意见汇集起来,并提出火星探险的四条不同的途径。所有意见都认为,飞船要依靠核动力,以缩短到达火星的时间,这将使宇航员少受太阳耀斑和宇宙射线的照射。另外,核动力反应堆也比化学推进器轻,可降低发射运载火箭的费用。

美国宇航局之所以重视孩子们的建议,道理很显然,如今的宇航计划必将要依靠明天的宇航科学家和宇航飞行员,也就是今天的孩子们去实现。

早在20世纪60年代,人类就踏上了月球,实现了人类千百年来的梦想。现在科学家们又把眼光转向了火星,他们预言这一目标将在本世纪实现。尽管还不能确切指出具体的日期,但只要通过努力克服目前宇航技术方面尚存的不足之处,人类登上火星之日是可以期待的。

作为可供完成火星之行的运载火箭之一的核聚变动力火箭,现在成了科学家们研究的课题。他们的方案为:将各种材料的构件陆续运送到地球轨道上,在那里组装核聚变动力火箭,因为在零重力空间可以组装起比在地球上巨大得多的火箭。利用这种火箭把宇宙飞船送上火星,可给宇航员赢得10~20天在火星表面活动的时间,并能返回地球。

核聚变动力火箭采用氘和氦-3组合燃料。这种推进方式具有很高的效率,但在技术上有很大困难,不易实现。此外,美国劳伦斯·利特莫尔国家实验室的罗德里克·海德博士也提出了使用氘和氚作为核聚变动力火箭燃料的设想:用数毫克这种燃料将50克固态氢包成小球,然后将这些小球以每秒50千米的速率经加速后喷向发动机后方。在圆锥形反应室中用激光照射这些小球,于是便可以引发微型核爆炸,在这种核聚变反应中产生的等离子体经线圈制成的抛物面状超导磁场向火箭后方喷出。如果让爆炸和加速以脉冲形式持续下去,宇宙飞船就能逐步达到相当高的飞行速度。

目前世界各国火箭使用的多为化学燃料,气体的喷射速度仅为每秒数千米,但是如果实现了这种激光核聚变,等离子体的喷射速度就能达到每秒6000~10000千米。

这种核聚变动力火箭的全长为200米,重量为300吨,包括5~10名乘员在内,可向火星运送约100吨有效载荷。使用化学燃料火箭往返火星1次,无论如何也得用1年以上时间,而利用这种火箭用100天时间就足够了,这对宇航员们来说,当然是好事。

要实际造出这种激光核聚变动力火箭,必须使在超高温条件下发生的核聚变及在超低温条件下产生的超导技术趋于完善,还必须尽快开发产生强力激光脉冲光束的技术。尽管困难尚多,但完全可以将人类更快更远地送上其他行星的希望,寄托于核聚变动力火箭身上。