1.人類探測月球的冒險
1969年7月,人類的足跡第一次踏上了月球,使千百年來的理想終於成為現實。自此之後,人類開始了一係列探索宇宙奧秘的計劃,其中,最令人注目的可算是美國航空航天局的計劃:在本世紀末,在月球上建造一個地球空間站,繼而在下世紀初建立一個有人照管的月球前哨基地,然後把人送到火星上。然而,由於各種原因的困擾,使建立月球基地和派人登上火星的計劃被擱置起來。盡管如此,美國航空航天局依然決定,按照“更好、更快、更省”的原則,加強對月球和火星環境的調查,以便在適當的時候繼續實施被擱置的計劃。
1969年7月20日,美國成功地發射了“阿波羅11”號宇宙飛船,使人類第一次踏上了月球的土地。至今,30多年過去了,人類雖然一直沒有重返月球,但是美航空航天局曾有過打算,於1995年和1996年分別發射名為“月球資源測繪者”和“月球大地測量者”兩個航天器,在環繞月球的軌道上,測繪月球的資源分布圖和立體地形圖。遺憾的是,此計劃未能如願實行。
恰好在90年代初,根據“戰略防禦計劃”的要求,美國國防部彈道導彈防禦機構計劃發射一顆地球衛星,把它視作為來襲的洲際彈道導彈,用來試驗反彈道導彈的技術。於是,美航空航天局與軍方進行了合作,他們對原來的反導彈試驗計劃作了一些改動,將地球衛星改為月球航天器,使地球衛星環繞地球飛行變成為月球航天器環繞月球飛行和飛越小行星。根據相對運動的原理,月球和小行星可視為來襲的導彈。這樣,彈道導彈防禦機構同樣也可以達到檢驗反導彈技術的目的,而航空航天局卻可利用這次機會對月球和小行星進行探測,真可謂是一箭雙雕。
1994年1月25日,這顆被命名為“克萊門丁”號的月球航天器攜帶著8千克重的科學儀器終於奔向月球和第1620號小行星。同年2月25日,月球航天器進入環繞月球的軌道,在離月球表麵400公裏範圍內的偏心軌道上,利用紫外線、可見光和紅外線等各種光譜傳感器對月球進行探測,總共拍攝了100多萬張照片。利用這些照片可繪製月球地圖,了解月球的地形地貌,選擇今後的著地點和建造基地的場所。
在這次飛行中發現,在月球南極附近有一大片窪地,陽光終年照不到那裏,十分寒冷。科學家認為,古代月球上的水有可能是以冰的形式保存在那裏,此處將是難得的水源。
5月3日,“克萊門丁”號飛離月球,利用自身新式的導航係統,自動調整它相對於第1620號小行星的航向,開始跟蹤和接近這顆小行星,收集其形狀和表麵狀況的資料。然而,不幸的是,由於計算機錯誤地發出了推力器點火指令,使這個重達425千克的航天器耗去了大部分推進劑,沒能完成探測小行星的計劃。
近幾年來,一些國家相繼開始了實施探測月球的計劃和行動。例如,俄羅斯已用遙控裝置帶回了月球標本;日本已發射環繞月球飛行的航天器……據報道,歐洲空間局也在考慮探索月球的計劃。鑒於這些情況,1995年3月,美國航空航天局為了喚起國內民眾對重返月球的熱情,並在國際上顯示其力量,決定建造和發射一個名為“月球探測者”號的航天器。由該局阿姆斯研究中心和洛克希德宇宙公司領導這項探測任務,總費用不超過1.5億美元。
“月球探測者”號航天器計劃於1997年6月從卡納維爾角發射升空。航天器升空之後,將航行110小時後抵達月球空間。接著,進入離月球表麵100公裏的極地軌道,然後,每隔118分鍾環繞月球一圈,將花一年的時間來收集月球的資料。此次探測重點將放在光譜學和磁學方麵,主要是弄清月球的資源分布,因為這是建立月球基地的關鍵。
“月球探測者”號呈鼓形,直徑為1.4米,高1.22米,用石墨-環氧樹脂製造,重126千克。它有兩個推力器,可以用來穩定旋轉、變換姿態和改進速度,速度的變化範圍可達1.33公裏每秒。在抵達指定位置時,“月球探測者”將會展開3根帶有科學儀器的長杆。這些科學探測儀器有:用來收集月球表層化學成分的“伽瑪射線儀和中子頻譜儀”;用來測繪月球磁場圖的“磁力計和電子反射器”;用來確定月球上正在釋放氣體地點的“α粒子頻譜儀”;用來測繪月球重力場的“S頻帶多普勒跟蹤裝置”。
這個航天器與地麵指揮中心的聯係則借助於兩個S頻譜帶無線電應答機和開縫式相控陣的中增益天線及全方位低增益天線。航天器上的儀表設備由裝在航天器側麵的太陽能電池陣和15安培小時的鎳氫蓄電池供電。
2.人類征服火星的計劃
征服火星是人類的一個宏偉的目標,自1969年人類登月成功之後,更增加了到火星上大展宏圖的信心。
依照美國科學家的建議美國政府已於1994年12月正式批準,建造一個名為“火星開拓者”號的航天器,於1997年下半年發射。當這個航天器抵達火星空間時,將投下一個著陸器,在火星上建立一個小型科學觀測站。一旦此項任務如願完成,將可根據已經過驗證的技術,繼續建立一個由12~16個小型科學觀測站組成的火星環境調查網絡,長時間地研究其大氣和地質情況,探討這些條件是否有利於生命的存在。
1991年6月,美國斯坦福大學的4名教授和25名工程學研究生以及前蘇聯5名航天專家在美國舊金山集會,宣布他們經過半年之久的調查研究之後,認為以美國和前蘇聯幾十年來積累的載人航天技術和在太空軌道站長期載人運行的經驗,已經具備了將人送上火星的能力,並有可能在2012年實現這一計劃。人類為什麼要到火星上去呢?要知道,要實際送人上火星,據計算至少要花6000億美元的巨額資金。但這難不住火星對科學家的誘惑,因為火星這個天體太吸引人了:它上麵有生命嗎?它將來能作為地球居民的住所,解決地球人滿為患的難題嗎?這些神秘的問題像磁鐵般一直吸引眾多的科學家。
在太陽係中,火星的條件和地球比較接近。經科學家對火星的長期觀察和研究,知道火星在白天的最高氣溫為15℃左右,而夜晚的氣溫可降至-100℃,極其寒冷。另外還知道火星上有稀薄的大氣,並含有水蒸氣,一年中還有四季交替的氣候變化,這說明,火星比太陽係中的其他任何行星更像地球,因此曾經有些科學家認為,在火星上可能存在某種形式的生命。
為了進一步弄清火星的情況,前蘇聯從1962年11月到1973年8月,一共發射了7個探測火星的航天器,其中有2個探測器越過火星後進入日心軌道,有3個探測器進入繞火星的軌道,成了火星的人造衛星。另兩個探測器在火星表麵實現了軟著陸,一個是1971年5月28日發射的“火星”3號探測器,經過6個多月的飛行,於1971年12月2日完成了航天史上第一次在火星南半球表麵實現安全著陸的使命。1974年3月12日“火星”6號探測器又安全在火星上著陸,它在降落過程中測量了火星大氣的成分。兩個軟著陸的火星探測器向地球發回了許多信息和圖像。
美國則在1962年7月至1973年11月發射了6個飛向火星的“水手”號探測器,用來探測火星及其周圍的空間,其中的“水手”4號攜帶電視攝像機。首次從火星附近向地球發回清晰圖像,可以從圖像中鑒別出火星有300來個環形山。“水手”7號發現火星南極區有水冰和幹冰(固體二氧化碳)形成的雪堆。
1975年,美國還發射了兩個稱為“海盜”號的火星探測器。“海盜”1號於1976年7月20日在火星的普拉尼蒂亞平原區安全著陸;“海盜”2號於1976年9月3日在火星上的烏托匹亞平原安全著陸。它們的任務之一是要弄清火星上有沒有生命存在,另外是勘測火星的地貌和火星大氣及地震情況。
在這段期間,從兩國火星探測器發回的信息,基本上否定了火星上可能有生命存在的說法。盡管如此,但仍有不少科學家認為火星上可能有生命。隻是這些探測器的功能有限,遺漏了可能存在的生命線索和信息而已。他們的依據是,火星可能曾經是一個“適宜生命存在的,有流水和溫泉的世界。”
最近,有關火星存在生命的討論又一次成為科學界的熱門話題。事件是由美國航空航天局在1996年8月14日舉行的記者招待會開始的。這一天,航天局的一個科研小組向世界宣布,他們對來自火星的一塊重1.9公斤的隕石進行了兩年研究之後,發現了生命的證據。
這塊來自火星的隕石是美國科學基金會每年一次到南極搜尋隕石的一個考察小組於1984年在南極的阿蘭山發現的,被命名為ALH84001隕石。由於在這塊隕石中發現有看起來像地球上的細菌產生的那種晶體和地球上細菌化石那樣的細管,這些複雜的有機分子,航天局的科研小組認為,火星上至少曾經有生命,盡管不是有智慧的生命。
但航天局的這一新聞,也有許多科學家不以為然,認為斷定火星上有生命的結論下得過於草率。這樣就引起了有關火星生命的新一輪研究熱潮。
因此,要最後解開火星是否存在生命之爭,必須直接從火星上取回泥土岩石等標本進行分析,直到派人親自拜訪火星才能得出最後結論。
其實,科學家們早就有登上火星的計劃,人類親自拜訪火星隻是時間早晚的問題。按照前蘇聯及美國科學家的計劃,登上火星要分三步走。
第一步,在90年代中後期發射幾個火星機器人,這些機器人將像傘兵一樣降落到火星表麵。其中一部分機器人還要帶著探測結果返回地球,為航天專家選擇載人飛船在火星上的著陸點及方式提供依據。這一步,現在已經開始進行。例如,俄羅斯在1996年11月16日發射“火星-96”飛行器,起飛的重量達6580公斤。飛到火星後它將分成幾個部分,其主體部分是重650公斤的軌道飛行器,它將成為火星的人造衛星。另有兩個各50公斤重的自動操縱儀在火星上軟著陸,在那兒工作700個晝夜。還有兩個穿透器,可鑽開4~6米深的火星岩石,以便將天線和攝像機安裝在火星表麵,對火星表麵進行詳細的拍攝和對土壤進行分析,並研究大氣的結構和變化情況。
美國當然也不甘落後,也將發射火星全球探測器,它將攜帶攝像機,拍攝下火星古老的環形山、極地的冰蓋、巨大的峽穀係統和火山的地貌,並繪製出整個火星的地圖。他們還將發射“火星探險者”號飛船,它的著陸器將帶有火星漫遊車和攝像機及各種儀器,能測量火星上各種元素的豐度。美國希望“火星探險者號”能證明,用一種廉價的飛船也可以在火星表麵著陸並發回各種科研成果的信息,因為“火星探險者號”比70年代的“海盜號”著陸器成本低得多,僅為海盜號的1/10.
美國為顯示其實力,還將在以後發射一係列火星軌道飛行器和著陸器,並計劃在2005年從火星的一個或幾個地點把火星上的標本帶回地球。
在最近從南極的ALH84001火星隕石中發現火星上的生命信息後,美國計劃在2001年發射新設計的探測器,以能滿足在火星上尋找微生物化石並把它們帶回地球的要求。美國總統克林頓宣布:他將支持尋找更多在火星上存在生命的證據的太空計劃。
日本也不甘寂寞,計劃發射一艘飛船(火星軌道飛行器)去研究火星的大氣。歐洲空間機構也將決定是否發射去火星的飛船,但估計最早也隻能在2007年發射。
登火星三步曲的第一步從現在開始後可能持續10多年,要想讓人直接踏上火星還有漫長的路。
第二步,在航天員到達火星表麵的前兩年,必須先將帶有火星車(也稱火星漫遊車)的“火星住宅”及帶有發動機的航天器發送到火星,這種有發動機的航天器將用於以後把航天員從火星表麵送回繞火星的軌道。而火星車則可使航天員在火星表麵進行大麵積的科學考察和實驗。
這一步其實早已有人在作準備,即提早準備火星車。比如,俄羅斯研製的不載人火星車樣機於1992年5月就在美國加利福尼亞的國家公園“死亡穀”進行了試驗,這個公園類似火星的地貌。這次試驗的目的是模擬地球與火星之間的電視和無線電數據傳輸。這輛火星車有三對寬350毫米有輪刺的輪子,可以全方位轉向,每對輪子還能相互伸長連在一起,以防止車底板碰到地麵。火星車用一個8瓦核發電機作動力,每天隻能機動1小時,車速很慢,約每秒20~30厘米。
日本則計劃在2000年以前研製出火星車,設計藍圖已初步完成,車長為6.8米,車體用碳纖維增強塑料製造。車的前部安裝有地基挖掘鑽機,由地麵遙控運轉,采集土壤和岩石標本。
“火星住宅”的設計當然也有人在研究和設計,但這在現代已不成為太大的難題。
第三步,就是計劃在2012年用載人飛船把3名男航天員和3名女航天員送往火星。這6名航天員要飛行9個月才能到達火星。在飛船有限的空間內要單調而寂寞地飛行如此之久,有兩個主要問題要解決:一是物質上的;一是精神上的。配備女航天員的目的是為了單調的飛行中起調節感情和穩定情緒的作用,以保證征服火星使命的順利完成。但在飛船中長時間飛行,到火星後預定要工作一年,然後再花9個月時間返回地球,這麼長的時間吃喝拉撒是一個大問題。
1991年,前蘇聯衛生部醫學生物問題研究所設立了一個奇怪的課題,就是培養一種新的蒼蠅品種。蒼蠅是人人討厭的害蟲,為什麼要培養新品種呢?原來這種蒼蠅是為了將來人類進行火星及其他超遠距離宇航飛行的需要專門培養的。這種新蒼蠅產在糞便中的卵是一種寶貝,它們能孵化成超級幼蟲,它能把糞便轉變成在生態上是潔淨的腐殖質,而用這種腐殖質培植出來的優質蕃茄、黃瓜和磨菇是航天員的美味佳肴。更有趣的是,隨太空飛行器養殖的鵪鶉吃了這種新蒼蠅的幼蟲後長勢大增,不需要多少時日就能成為航天員的太空烤箱中的美食佳品。
實現第三步當然還有許多問題要解決。比如航天員在長期失重狀態下飛行會引起骨骼脫鈣和肌肉萎縮。為了防止這種情況出現。飛船設計人員將在載人艙中安裝一種人造重力裝置,它會以一定的速度轉旋(比如每分鍾4圈)以產生相當於地球引力的1/3的人造重力。
按照美國和前蘇聯的科學家1991年6月在舊金山宣布的計劃,第一次遠征火星的地球人將降落在火星上的“康多爾恰斯碼”2號地區。到那時,火星上不僅將留下地球人的足跡,還會成為人類的又一個太空立足點,火星上是否存在生命的爭論將搞個“水落石出”。將來還會建立火星城。為改造火星進行長期艱苦卓絕的研究提供基地。
人類要進駐火星,並在那裏長期駐紮下去並非輕而易舉。因為火星雖有大氣,但氣候太寒冷,大氣太稀薄,並不適宜人類居住。即使在火星上進行短時間的活動,不穿宇宙服也是無法生存的。
但和月球及金星等星球相比,火星在各方麵更接近地球。於是,一些科學家和工程師認為,如果能把火星改造一下,也許就能使火星變得比較接近地球,然後在那裏播種生物。
把火星上的氣候改造成和地球差不多的氣候,開始是科學幻想小說中提出來的。但是,隨著對地球上的生命在何種氣候下能生存的認識的逐步深入,科學家們認為,或許在火星上也可以創造出類似的條件。
現在越來越多的人認為可以在火星上播種生物。說起來容易,但要改造火星這個龐然大物,有許多困難必須克服。先是要使火星的氣候逐漸變暖,使它適於生物的生長。
科學家們認為,要解決的最大問題是火星的大氣層太稀薄。如果把地球的大氣比作稠粥,那麼火星的大氣就是稀湯。要知道地球的大氣壓力是1013毫帕,而火星的大氣壓力僅5.5毫帕。火星上的大氣是由少量的二氧化碳(但占大氣中的95%)、氮(占2%~3%)、氬(占1%~2%)和氧(僅占0.3%)組成的,這些混合氣體所截留的熱量很難使火星保持溫暖。
英國一位叫詹姆斯·洛夫洛克的科學家寫過一本科幻小說,他設想可以用地球上不再用的洲際導彈把幾百萬噸含氯氟烴的化合物運到火星上去。因為這種化合物氣體有強烈的溫室效應,可以把行星表麵散發的熱量截留住,使火星的溫度逐步增高。
美國的工程師羅伯特·朱琳認為,實現洛夫洛克的設想並不是不可能的。他計算後認為,隻要用40年時間就可以在火星上造成強有力的溫室效應,逐步把火星赤道上的冰融化成水並使南極的幹冰和土壤裏的二氧化碳釋放出來。按這個計劃,每年隻要向火星運送100萬噸氯氟烴化合物就能解決問題。
那時,火星上就會形成一層厚度相當地球大氣層的1/3,主要由二氧化碳和少量水蒸氣構成的大氣層。在這樣的環境下,人類將不要穿加壓宇宙服就可以在火星上行走,但仍然需要攜帶氧氣瓶,因為這時火星的大氣層中氧氣不多。
進一步的問題是解決有足夠的氧的問題。怎樣解決呢?美國航天局一位叫喬爾·萊文的科學家提出一個辦法,他說:如果要在火星上形成一個氧氣大氣層,必須采用生物學辦法,在火星上播種生物,這些生物靠吸收二氧化碳和水蒸氣生長,然後釋放出氧氣,不過要形成一個氧氣大氣層,估計至少要花幾百年時間。
雖然研究改造火星的計劃僅在設想,要實現這一宏偉計劃更需要以世紀來計算,但人類登上火星的行動則一刻也沒有停止過。不僅美國,歐洲、俄羅斯和日本也在製定探測火星的計劃。
值得一提的是,日本大林建築公司搞了一項在火星上開辟人類居住基地的“火星居住基地1”的研究,準備在紀念人類第一次進入宇宙空間——前蘇聯人造衛星升空100周年時,讓總數超過500名的地球人在火星上定居。
這項研究的目標是在2011年時,讓來自美國、俄羅斯、中國和日本的8名航天員到火星上停留一年,開創人類有史以來第一次實地考察火星的活動。
按照這一目標,航天員在火星上生活時的居住處所將采用密封艙,每個艙內住2人,麵積約100平方米,環境相當寬敞舒適。航天員的生活用水和氧氣將從火星大氣、極地的冰川和凍土中製取。而且將使用塑料大棚種植小麥和水稻,養殖羊、魚、雞等動物供航天員食用。使航天員的生活在火星上能自給自足。
所需能源則利用太陽能發電,並在火星表麵架設風力發電機。據計算,建設以上一整套設施,需要4000噸材料。按目前宇宙飛船的運載能力,要往返900次左右才能把材料全部運到火星。從2011年開始到2057年止,每年必須發射宇宙飛船20次,這個火星基地才能建起來。
人類征服火星不僅僅是為了去冒險或定居,還有更深遠的意義。因為在火星上直接研究火星表麵和現場觀察火星大氣層,可以為地質學家和氣候學家提供有關地球這樣的行星及其氣候演變的原因的信息。根據這些信息,有可能找到控製地球氣候演變的措施的線索。而地球氣候演變的原因,僅從地球上進行研究,是很難找到的,征服火星的另一個目的,當然包括尋找火星生命的跡象,盡管目前還沒有令人信服的確切的證據說明火星上肯定有生命存在,但科學家和一般公眾仍對此懷有極大興趣。因為生命的起源一直是人們極想知道的一個謎。
3.地球的“飛碟”遨遊太空
飛碟並非是僅屬於高度發達的地外文明的神秘飛行器,地球人也曾有過自己的飛碟,它既不使用燃油,也不使用液氧液氫組成的推進劑,而是憑借以水和空氣為燃料的反磁力發動機馳騁於天空。本文披露了納粹德國早在二戰期間秘密從事這一最新式飛行器——飛碟研製的鮮為人知的內幕。
前不久,曾參與飛碟秘密研製的德國米爾海姆的航空工程師格爾曼·克拉斯披露了納粹德國早在40年代秘密進行飛碟研製計劃的最詳實情況。他確認,他手中曾保存過飛碟實驗樣機的圖紙。他發明的這種飛碟獲得了令人難以置信的成功,這種飛碟的直徑為2.4米。它賴以飛行的是一台小型大功率發動機,是由留弗特瓦費工程師研製成功的。但是,第一台飛碟樣機試飛時由於失控飛到車間的棚頂撞毀了,而且技術人員也沒能使飛碟的速度達到盡善盡美的程度,其他類似的飛碟樣機也曾試飛過。
1957年7月27日,美國一家報紙發表一篇題為“希特勒曾研製過飛碟”的文章。文中披露,一個名叫弗·紹貝格爾的奧地利人發明了一種新型“爆炸”能源,這種能源隻需使用空氣和水就能製造出光能、熱能和動能。1945年2月19日,在捷克斯洛伐克的布拉格附近進行了無人駕駛飛碟的首次試飛實驗。試飛的飛碟僅用3分鍾時間就飛到1 500米高度。其水平飛行速度達2 200公裏/小時。這架試飛的飛碟既能懸停在半空中,又能向前或向後飛行。它的直徑為50米。