科幻讲座

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   本文发表于《科幻大王》2000-2001年度“科幻之翼”专栏。对一些幻想(例如能不能实现时间旅行等)展开推理和想象。追溯过去的人类幻想如今是否已经实现,或能不能实现。属于讲座性质,不是小说。
  

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访 问 近 邻
             

              飞腾科幻军团/绿杨


  40年前,也即1961年加加林进入太空,标志着人类征服太空的开始。4年之后,列昂诺夫首次在太空逗留了两分钟。又过了4年,阿姆斯特朗一举踏上了月球的土地。人类自此成了星际的生物。
  作为宇宙的自由生物,人类自然不会满足于仅在月土上留下一行脚印、插上一面旗帜,人们的目光将瞄向更深层次的空间征服。
  再次登上一颗星球的愿望具有极大的诱惑力,人们必定会而且有能力再次踏上一颗星球。这不仅仅是为了满足浪漫的千年瑰丽幻想,也不只是显示人类不同凡响的智能和力量,星际征战实际上有其十分现实的动机和利益--既有军事的也有和平的。阿波罗计划能够在1969年11月把人送上月球,就是美苏两国军事力量竞争所促成的,否则登月行动可能要迟几十年才能实现。探索空间需要花费大量的资金,但它会在和平建设上获得难以想象的巨大回报。至于扩大人类的视野以及促进科学进步等诸多方面,更是无法用美元来衡量的。
  因此,人类不久将会第二次访问一颗星球,然后是第三次……,这是毫无疑问的。
  那么,下一次宇航员沉重的靴底将在哪颗星球上漫步?
  过去的40年时间里,宇航技术无疑又有了巨大的进步。但是宇宙空间太辽阔广袤了,在宇航技术出现质的突破之前人类还不可能跨出太阳系,甚至不能到达太阳系边远的星球。以现代技术而言,下一次的访问只能是我们周边的近邻,具体说是访问火星轨道以内的邻居。
  以太阳为起点按距离挨次排队,水星是第一个候选人。
  水星是太阳系最小的一颗行星,是个半径只有2400公里的小家伙,紧紧偎依在它母亲的身旁。在肉眼看来水星应该是颗很亮的行星,但正如哲言所说,"站在太阳旁,你就无法光芒四射",所以我们很少能看见它。70年代"水手10号"无人探测器三次掠过水星表面,发现它有许多和月球相似的环形山,并证明它没有空气和水,自然也没有生命存在。
  水星的自转周期和绕日的公转周期很接近,故而一个昼夜长达176天之久。在白天,由于离太阳只有4600万公里,长时间阳光直射的烘烤使得地表温度高达摄氏400度以上。而夜间又由于没有大气层的缓冲保护,温度迅速下降到零下162摄氏度左右。显然,这样荒凉可怕的地方对我们的诱惑力不会是最大的,我们不会首先选择水星作为访问的目标。
  第二是金星。金星只比地球略小,我国古称启明或长庚(当时以为是不同的两颗星)。傍晚前和黎明后我们时常可以在地平线上看见这颗金光四射的明星。它是天空中最亮的一颗星,亮度最大时比著名的天狼星还亮上14倍,但往往只昙花一现就沉落到地平线下去了。另外一点与众不同的是,金星的自转方向和其他行星相反,是逆向的。如果真有一名宇航员站在金星的土地上,他会发现早晨时候太阳会从西边升起。
  我们对金星的了解比水星多。几十年来美国和苏联的探测器共有7个在金星上着陆,发回大量的各种信息。金星裹着一个异常浓密稠厚的大气层,大气中90%是二氧化碳,氧和水的含量极少。虽然它离开太阳的距离比水星稍远一点,但由于浓密的二氧化碳造成的温室效应以及不断有火山在喷发着熊熊的烈焰,大气层下温度仍然高达260~400摄氏度。假如金星上有"河流"的话,那么流淌的不会是水而是融化的铅。火山口周围的炽热气流急剧上升,造成了金星上此起彼伏的狂暴热风,风速可达每小时100公里以上。在这样严酷可怕的条件下,宇航员显然无法落脚生存,所以我们的载人宇宙飞船至少暂时不会在这个炼狱里着陆。
  既然水星、金星都不适合载人的探索,那么近邻中只剩下月球和火星了。
  月球虽然不是一颗行星,但却是距离我们最近(只有384000公里,有些航海家走过的路还不止这点里程。)的实实在在的星球。32年前,人类的代表已经踏上过它的土地,在着陆点静海平原放置了一块镶刻着"1969年7月。这是地球人在月球首次着陆的地方。我们代表全人类平安地到达这里。"字样的金属纪念牌。那么,还有没有必要再花许多钱去访问一个分手不久的老朋友呢?换句话说,再次访问月球具有什么新的意义?
  回答是:肯定值得再次、甚至多次再度访问月球。
  1969年的登月确实取得了许多科学探索上的成果,但实际上最大的意义还是属于象征性的--它表明人类真正征服空间的开始。再度访月的意义则首先是通过地质学研究探索月球形成的历史,从而对太阳系的诞生以及宇宙的结构获得宝贵的资料。
  再有是在月球上还可以建立不受大气层干扰的天文台,这是天文学家梦寐以求的最清晰的窥天镜。而更为诱人的则是在月球上建造星际的宇宙航行基地。
  对于后者,科学家们早就梦县梦想在月球上建造星际旅行的中转驿站。我们知道,在地球上发射的火箭要有非常强大的推进力才能摆脱地心引力冲进空间。为此火箭的绝大部分荷载能力只能用来装载燃料了,这使得它变得又大又苯重,而实际上却装载不了多少人和仪器。有了月球基地,就可以将太空船的零部件用航天飞机送到月球上进行组装,然后再发射升空进行远航。由于月球引力很小,火箭升空需要的动力就小得多,也就不必装那么多的燃料了。可以预料,这样的基地将来是一定会出现的。
  促使访月的另一个强大的诱惑力是经济利益的实际问题。访月虽然很花钱,但可以得到大得多的经济回报。且看登月的阿波罗计划,这项行动历时10年、耗资达250亿美元,但却由此诞生出诸如液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等一大批新兴的高科技产业。后来又将有关的新技术转向社会和民用,又带动了许多科技领域的发展和相关工业的繁荣,因此取得了大约5000亿美元的经济收益。单是这项经济效益,就是促使再度访月的强大动力之一。
  经济开发上最大的利益是开发月球矿藏等自然资源。月岩中有6种矿物质是地球上所没有的,特别重要的是月球地表上含有丰富的氦-3。氦-3的用途是用作核聚变的燃料,它正是我们求之而不得的一种廉价、高效而且不产生污染的极好能源。目前我们使用的能源主要是石油、天然气和煤,这些天然燃料不但造成严重的污染,而且储存量也没有多少了,耗尽的日子并不遥远。核电站既不很安全,也同样存在产生放射性废物的污染问题。所以寻求新的能源是目前急迫的重大课题之一。
  氦-3是氦的同位素,燃烧效率非常高而且不产生放射性污染物,即使把氦-3的核聚变发电站建造在繁华城市里也不会有安全的威胁,可说是21 世纪人类的理想能源。
  在地球上,氦-3十分很稀少。而且每开采、提炼一吨氦-3,成本要高达15亿美元,这比黄金还要贵上120倍!而月球上的氦-3则遍地皆是,储藏量约有100万吨之多。如果在月球上建立采集公司,不断把生产出来的氦-3运回来,可供人类使用几十个世纪之久。
  这样的远途运输,所花费的代价值得吗?肯定值得。据估算,在月球上生产1吨氦-3并运回地球,成本只要10亿美元,比开发地球上的氦-3便宜多了。另一方面,1吨氦-3所提供的能量,等于40亿美元石油所能产生的能量。所以不管怎么算,这笔生意是大有赚头的。有人估算这样做的话,50年内氦-3能源的市场大约有5000亿美元的生意。谁能拒绝这样大的诱惑力?
  开发月球是必然的事。美国宇航局早在1993年就制订了一项重返月球的计划,预定在2030年之前建立月球基地和天文台。俄罗斯也有类似的计划。我国航天事业起步较晚,但也计划在2 1世纪初期登陆月球。
  从稍远一点的角度看,小规模移民月球也是可能实现的,科学家们甚至已经物色好了移民基地的地点--月球南极谢克勒顿陨星坑的边缘地带。这片地区有80%的时间阳光十分充沛,便于充分利用太阳能。这里温度仍然在零下70度左右,但这没什么,地球上还有过零下90.4度的最低温度记录。温度尽管低,但温差却没有大幅度的起落,这点颇适合人类居住的要求。特别是这里还可能有水(冰)存在--以前我们一直认为月球是没有水的,但据"月球勘探者"号勘察的结果表明月球上还蕴藏着约10亿吨的水和冰块。月球南极基地附近有一些最深可达7000米的环形山底的深坑,由于太阳照射不到,温度长年处于零下118度以下,水分很可能就冻结在这里。有了水移民们生活和工作就方便多了,而且分解水可以得到氧和氢,可供给月-地往返的航天飞机作为燃料使用。
  然而尽管这样,月球是不是人类再次选择的第一候选人,现在还很难说。因为它还有一个强劲的竞争对手--火星。
  火星!这个充满神秘魅力的星球一直在召唤着我们,引起人们无穷的遐想。在晴朗的夜空中它闪烁着可怕的邪恶红光,也许红色象征着流血,古代的人们认为它的出现是预示灾难即将降临的凶兆,我国民间称呼它为丧门星,外国人则把它视作战神。现在我们知道,火星所以发出红光,是由于广泛复盖地表的红色沙漠所致。这些红沙是火星上饱含氧化铁(即铁锈)的岩石长期风化碎裂而成的。由此可以说火星是个生满铁锈的星球。
  人类对火星的探测始于1964年,美国发射的"水星4号"探测器于4月升空,飞越8亿公里后于次年7月掠过火星上空时发回了火星外貌的22幅照片。此后美国和苏联陆续发射了几十个各种各样的探测器,有的还着陆到火星的地面上,尤其是著名的火星车提供的资料最为丰富和详尽,使人们对这颗神秘星球有了相当深刻的了解。也正由此人们对火星产生了越来越浓厚的兴趣。
  在太阳系中,火星是自然条件和地球最相似的星球,可谓是姐妹星。因而也是地球外最可能诞生生命的地方,也许人类将来会在这里找到第一个属于低级生命的"外星人"。
  火星和地球在体积、离太阳距离上都相差不远。二者都受到比较充分的日照,都有大气层。只是火星的大气层十分稀薄,而且以二氧化碳为主。但火星仍然有大量的氧,它以化合物形式存在于地表和矿物之中。有趣的是两者一昼夜的时间极其相近(火星的自转的时间是24小时37分),因而有着几乎完全一样的日夜交替。火星离太阳远一些,地面上平均温度只有-15摄氏度,但在赤道沙漠地带或阳光直射下可达到28摄氏度。
  这些自然条件和地球相差并不太大。然而火星的自然条件毕竟严酷得多,能不能容许生命存在呢?于是科学家做了个实验。实验结果表明,在模拟火星条件的密闭环境里,某些细菌和地衣、苔藓等低级生物都能生存下来。如果火星曾经有过生命,现在仍然可能部分地存在,这是我们热切希望的。
  此外,水是生命诞生和存在不可决少的条件。以前认为火星上没有水,但 从"火星车"发回的照片看火星上有许多巨大的河床,水流长期冲刷形成的地表痕迹和三角洲随处可见,这说明火星在过去是有水和河流的。尽管现在多次的探测并未发现到水,但地表下的深层仍然可能有水存在。
  科学家并不排除火星上有低级生命存在的可能性,这是大规模探索火星的重要原因之一。我们可以预言,20年左右的时间后人类将会踏上这颗神秘星球的土地。
  火星之行旅途漫漫,载人的飞船又比派出自动探测器困难得多。由于火星和地球绕日的轨道不同,在不同时期彼此相隔的距离差异很大。火星旅行最理想的时间选择,是在火星大冲的时候起飞(或回归)。所谓大冲,是指火星运行到最接近地球位置的时刻,这时彼此的距离最近、航线也最短。大冲每隔26个月发生一次(上一世纪最接近的时候相距是5660万公里)。显然,太空船选择在大冲时起飞,到下一次大冲时返回是最省时间和路程的。两次大冲之间的26个月,往返路途上要花去18个月,余下的半年多时间恰好用来考察和研究。将来的首次火星旅行必定选择这一有利时机以缩短航程。
  尽管是最短航程,26个月的太空旅行毕竟和飞往月球的3天是完全不同的。这样长途的探险活动需要好几名诸如地质学家、生物学家等各方面的专家,还要配备一为医生。这样,成员就不能少于四五个人。他们在两年多的时间里,需要携带多少食物和水等生活必需品?据计算一个人即使在休息状态下, 24小时也要消耗1000克的氧,还要耗用2000毫升水和大约600克食物,总共需要5~10吨之多的物质才行。这仅仅是一个人一天的消耗量,四五个人旅行两年可是个令人发愁的问题。总之,要"背着米"到火星去简直太可怕了。
  必须扔掉这个包袱让飞船轻装上阵。办法是采用一套再生循环系统,让宇航员们在飞船里自给自足。简单说就是在飞船里种植植物(包括蔬菜)和养殖鱼类。
  飞船成员的排泄物经过分解处理后,可以成为植物的肥料和鱼的饲料,蔬菜和鱼当然作为食物之用;而排出的水分经净化之后可以再次重复使用。
  一种叫做小球藻的植物是再生循环系统中十分重要的一个环节,火星之旅中必然要携带它。小球藻本身就是营养丰富的食物,而且它能有效地吸收人体排出的二氧化碳并释放出氧气,这就解决了宇航员的呼吸问题。大约一担水中养殖的小球藻,就可以产生供给一个人几天需要的的氧气和食物。小球藻的产品是通过光合作用完成的,所以也属于太阳能的利用。
  首次登陆火星的目的主要还是考察,建立基地还要几十年的时间。但一旦建立了基地,大规模开发火星的时代就开始了。
  随着地球人口增多、环境污染等问题,人类迟早要向其他星球移民。向哪里移民?月球虽然比较近,但它没有大气层,人工的密闭生活空间容量终究有限,很难真正成为一个城市。而火星则是大量移民最合适的地方。为了建造适合人类居住的环境,需要花几百年时间对星球进行大规模的自然改造,因此必须及早开始行动。
  科学家们已经在考虑改造火星的计划了。首先是要使稀薄的大气层变得稠厚一些,最简单办法是用核能燃烧矿物,使不断释放的二氧化碳充实到大气层里,同时二氧化碳的温室效应会使火星边得暖和起来。升高温度的另一种方法是向空中喷射氟氯烷等制冷剂,可以使气温较快地上升。气温升高又将使火星的冰融化成水,灌注河流和洼地,以便栖息将来移入的生物。如果水量还不够,甚至可以考虑"抓住"几个富含水分的彗星拉到火星上来。有了山川之后,从地球引入藻类生物,让它吸收过多的二氧化碳,并转而产生氧气。经过几个世纪时间氧就足够人和其他生物生存,火星也就成了能够容纳生机万物的、适合人类大规模移民的新世界了。
  这类计划自然都是一种离开实现还很遥远的科学幻想--但它是基于科学之上的幻想,试问有多少科技成果不是从想象和探索开始的呢?
  现在我们可以回到人类首先选择月球还是火星的问题上去了。这很难作出准确的预言,因为这不完全取决于愿望和科学技术,经济和政治方面的因素可能更有决定性的影响。但从逻辑及现状来看,无论如何这两个星球总是人类最优先的候选星球。谁将抢占头筹,让我们拭目以待吧。
  (完)
  
  本文由作者本人提供,飞腾获独家授权。
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