征服火星,合作勝過(guò)單干

■ 船舷

美俄二國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)博弈由來(lái)已久。從核武器引爆到衛(wèi)星發(fā)射；從爭(zhēng)相登月到深空探測(cè)，直到20世紀(jì)90年代的國(guó)際空間站項(xiàng)目才把他們從競(jìng)爭(zhēng)者變?yōu)楹献髡?，角色的轉(zhuǎn)換之快，連二國(guó)的官員和科學(xué)家都恍如隔世，從心里感覺(jué)怪怪的。所以，有人說(shuō)美俄之間的合作是暫時(shí)的，競(jìng)爭(zhēng)才是永恒的。也有反對(duì)者認(rèn)為，探月工程只是星際探索開(kāi)發(fā)的序幕，火星、土星、水星或木星，征服哪一個(gè)，無(wú)疑都是耗資巨大的浩瀚工程，僅憑一國(guó)之力是很難順利完成的，唯有舉世界之力，集人類(lèi)智慧，方可大功告成，并惠及全世界。

軟實(shí)力包裹的橄欖枝

2009年7月以來(lái)，俄羅斯接連發(fā)布有關(guān)火星探測(cè)的基礎(chǔ)性研究成果，作為新聞雖沒(méi)有爆炸性，但作為火星探測(cè)卻是非常重要和必不可少的。全世界只有美國(guó)能從中嗅出巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

7月4日，6名志愿者身著藍(lán)色宇航服，在莫斯科北郊的生物醫(yī)學(xué)研究所走出封閉的火星試驗(yàn)艙，結(jié)束了105天模擬登陸火星的感受訓(xùn)練。在掌聲和鮮花的簇?fù)硐?，試?yàn)艙指令長(zhǎng)謝爾蓋·梁贊斯基興奮地宣布：“試驗(yàn)圓滿完成！”

就是乘超級(jí)火箭去火星也需要近半年的時(shí)間，據(jù)心理學(xué)研究結(jié)果顯示，人類(lèi)忍受長(zhǎng)期寂寞，最難熬的時(shí)光是最初的3個(gè)月，登陸火星的前提條件就是能在寂寞孤獨(dú)的環(huán)境下，完成一系列復(fù)雜精細(xì)的操作。遺憾的是，人類(lèi)在這種極端條件下的生理、心理、反應(yīng)數(shù)據(jù)卻少得可憐，而沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，談何了解和調(diào)整宇航員的生理、心理狀態(tài)？

為此，俄羅斯在莫斯科郊區(qū)修建一座模擬實(shí)驗(yàn)艙，從全世界5600名志愿者中挑選了6名志愿者，進(jìn)行了為期105天的一次特殊的“火星之旅”，取得了寶貴豐富的第一手資料，為日后培養(yǎng)火星宇航員奠定了基礎(chǔ)。

7月16日，俄羅斯官方又宣布即將發(fā)射一枚搭載地球生命的飛船飛往火星，進(jìn)行一項(xiàng)旨在研究地球生物在未加防護(hù)的條件下能否在外太空長(zhǎng)時(shí)間存活的實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)家已經(jīng)挑選好將經(jīng)歷嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn)的地球生物，包括阿拉伯芥、釀造啤酒的酵母菌和一種叫做科南的細(xì)菌。這些生物將成為首批造訪火星的地球生命。

盡管簡(jiǎn)單生命形式能在外星際未加防護(hù)的情況下生存的觀點(diǎn)廣受爭(zhēng)議，但是科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能在地球上許多先前被認(rèn)為不可能的極端環(huán)境中生存，比如滾燙沸騰的酸性溫泉中，核反應(yīng)堆及大洋最深處等等。此項(xiàng)研究能為生命能否在火星環(huán)境下生存，找到一個(gè)初步答案。

俄羅斯航天署署長(zhǎng)佩爾米諾夫表示，人類(lèi)未來(lái)大型航天項(xiàng)目的實(shí)施必須通過(guò)國(guó)際合作才有可能實(shí)現(xiàn)。今天人類(lèi)面臨的是航天學(xué)發(fā)展的全新時(shí)代，也是各國(guó)開(kāi)展合作具有轉(zhuǎn)折性的時(shí)代。但是否能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)際合作首先將取決于各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人的政治意志。他認(rèn)為，俄羅斯和美國(guó)目前在國(guó)際空間站方面的合作是航天領(lǐng)域國(guó)際合作的典范。

外界普遍猜測(cè)，這既是俄羅斯伸向美國(guó)的希望進(jìn)行航空航天協(xié)作的橄欖枝；也同時(shí)提醒美國(guó)注意俄羅斯在太空探索方面的領(lǐng)先地位。

直奔主題的急性子

不會(huì)繞彎又性急的美國(guó)人開(kāi)始對(duì)俄羅斯伸來(lái)的橄欖枝視而不見(jiàn)。在2009年7月24日，也就是人類(lèi)首次登陸月球40周年慶典活動(dòng)結(jié)束后，NASA的科學(xué)家向媒體披露了他們征服火星的初步設(shè)想和步驟。正如NASA火星綜合研究專(zhuān)家布雷特·得雷克所說(shuō)：“目前我們?nèi)园讶祟?lèi)探索火星看成是未來(lái)的最高目標(biāo)。雖然潛在的風(fēng)險(xiǎn)巨大，但它對(duì)人類(lèi)進(jìn)步的積極意義卻是難以評(píng)估的。”

坦率的美國(guó)人承認(rèn)，遠(yuǎn)征火星他們科技水平可能剛剛達(dá)到，但距離載人前往火星完成任務(wù)還有相當(dāng)?shù)牟罹?。但目?biāo)既然已經(jīng)確定，就應(yīng)大膽接受挑戰(zhàn)。令人欣慰的是，有關(guān)火星探索的新想法層出不窮。得雷克說(shuō)得好：“在NASA，紅色火星無(wú)疑成為人們向往的圣地。”

按傳統(tǒng)火箭的速度前往火星大約需要300天，而NASA希望把時(shí)間控制在180天以內(nèi)。目前新型火箭專(zhuān)家提供了二種超級(jí)推進(jìn)器：核熱火箭和化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)。核熱火箭是根據(jù)20世紀(jì)六七十年代的設(shè)計(jì)研制的，它利用核反應(yīng)堆把氣體加熱到很高的溫度，借助熱氣從噴口噴出產(chǎn)生推力，把火箭發(fā)射出去。

二種裝置相比較，前者無(wú)疑是高性能的推進(jìn)器，而且安全可靠，不會(huì)在發(fā)射時(shí)產(chǎn)生放射性物質(zhì)，但是它有核系統(tǒng)固有的潛在危險(xiǎn)?；瘜W(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)跟航天飛機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似，都是用液氧和液氫作燃料。因技術(shù)成熟，所以保險(xiǎn)系數(shù)更大些，但是效果并沒(méi)有核熱火箭好。

火星大氣里的氧以二氧化碳的形式存在，因此科學(xué)家可以利用火星的自身資源制造氧氣。NASA打算在運(yùn)送宇航員抵達(dá)火星之前，盡可能多地把貨物送到那里，它們包括氧氣制造和貯存系統(tǒng)和足夠多的水。

NASA科學(xué)家的計(jì)算數(shù)字顯示，前往火星的載人任務(wù)必須能把質(zhì)量大約是國(guó)際空間站的2倍的物資送入太空，約為800噸。使用“戰(zhàn)神5”號(hào)火箭發(fā)射這些設(shè)備應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題?！皯?zhàn)神5”號(hào)是迄今為止設(shè)計(jì)的推力最大的火箭，一次大約可把92噸的有效載荷送入地球低軌道。而宇航員則搭乘“戰(zhàn)神1”號(hào)火箭前往火星。

棘手的難題仍很多

運(yùn)載工具的問(wèn)題初步解決后，怎樣減少有效載荷的難點(diǎn)又成了NASA論證的焦點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為只需要4個(gè)人即可，可以把一些重復(fù)性工作交給電腦或機(jī)器人來(lái)完成；另一種觀點(diǎn)卻認(rèn)為4個(gè)人太少，必須要6個(gè)人。原因是人類(lèi)首次遠(yuǎn)征火星期間的每一個(gè)細(xì)節(jié)都是寶貴的經(jīng)驗(yàn)，而帶回經(jīng)驗(yàn)的只能是人，智能儀器是無(wú)法勝任的。此外，地球指令傳到火星需要40分鐘的時(shí)間，即使在半途之中，請(qǐng)示與獲準(zhǔn)的時(shí)間之和也是40分鐘，所以宇航員必須具備處理意外情況的能力。智能儀器大多都是按事先輸入好的程序工作的，應(yīng)對(duì)緊急意外，勉為其難。

崗位定員情況大致為：2名駕駛員，1名指揮長(zhǎng)，1名科學(xué)家，1名工程師和1名醫(yī)學(xué)家兼衛(wèi)生官。他們必須知識(shí)淵博，既涉獵廣泛又各有專(zhuān)攻。6個(gè)人的知識(shí)和能力合起來(lái)差不多涵蓋科學(xué)技術(shù)的方方面面?？傊?，他們個(gè)個(gè)都是解決難題的高手，從檢修機(jī)器到利用高科技手段謀求生存，不一而足。

在宇航員抵達(dá)火星前，先利用火星上的二氧化碳生產(chǎn)氧氣并大量貯存的難題解決后，怎樣防止有害輻射的問(wèn)題又凸顯出來(lái)。這是太陽(yáng)和深空宇宙射線以高能粒子爆的形式產(chǎn)生的輻射，對(duì)人體危害極大。最有效的防護(hù)材料就是氫或水，因?yàn)樗幸埠写罅康臍洹?/p>

水的循環(huán)利用還好辦得多，因?yàn)樵趪?guó)際空間站已大量積累了這方面的技術(shù)，在國(guó)際空間站連排放的廢氣、宇航員的汗液甚至是宇航員的尿液經(jīng)過(guò)處理后，都能轉(zhuǎn)化為飲用水。但是如何利用火星的自身資源制造出水，還是一個(gè)不小的難題。

NASA設(shè)想，在宇航員到達(dá)火星之前送上這顆紅色行星的特殊裝置能夠產(chǎn)生水，這些水在宇航員到達(dá)后可以當(dāng)做他們的保護(hù)屏障。在火星往返途中，飛船上還可安裝一些特殊裝置，這樣宇航員大部分時(shí)間都可以待在被水和食品環(huán)繞的區(qū)域。但是飛船上的“高能粒子爆掩體”是阻擋致命輻射的重要組成部分。此外，還有宇航員的心理精神狀態(tài)和新鮮食物的供給，都是有待攻克的難題。

冷靜反思總是有益的

美國(guó)的確是強(qiáng)大的，但美國(guó)卻不是萬(wàn)能的。

半個(gè)多世紀(jì)前，美國(guó)政治家在核子威懾的鼓舞下，制訂了“俄麗翁”計(jì)劃，雄心勃勃地要登陸土星。波蘭裔科學(xué)家斯坦伊司勞·烏阿姆設(shè)計(jì)出的火箭重達(dá)萬(wàn)噸，以800顆核彈為動(dòng)力，估計(jì)用3年的時(shí)間抵達(dá)土星。

但終因耗資巨大和可能導(dǎo)致核災(zāi)難，而被美國(guó)政府緊急叫停。

幾年前美國(guó)政府又對(duì)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家布哈得·愛(ài)德華的“太空天梯”計(jì)劃興趣濃厚。這項(xiàng)宏偉的計(jì)劃是：在低軌道裝配助力發(fā)射器，發(fā)射器上裝有二卷12厘米～25厘米寬的首批傳送帶，靠近地球的一端將被固定在可能位于太平洋中部某個(gè)地方的基座上，而另一端將連接在一個(gè)在太空中圍繞地球進(jìn)行同步軌道運(yùn)行的小衛(wèi)星上，而小衛(wèi)星以及傳送帶本身具備的重力能夠使傳送帶繃緊，以便裝配牽引梯的無(wú)人電梯倉(cāng)能夠上下穿梭。它由太陽(yáng)能電池發(fā)出的激光作為能量源，將二卷傳送帶連接到一起。在傳送帶距離地球3.6萬(wàn)千米時(shí)，物體就能夠脫離地球的引力，進(jìn)入完全失重環(huán)境。其后，物體就可以被“彈射”進(jìn)入太空軌道。

雖然碳納米管材料給這一計(jì)劃帶來(lái)可行的生機(jī)，但終因天文數(shù)字的投入和幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，僅憑美國(guó)一國(guó)之力攻關(guān)奪隘，始終遙遙無(wú)期。所以，我們只能把人類(lèi)探索火星看成是一個(gè)國(guó)際性合作項(xiàng)目，探索火星不太可能只局限于某一個(gè)國(guó)家，因?yàn)樗钦麄€(gè)世界共同努力的目標(biāo)。