像鸟儿一样飞翔是人类长久以来的梦想,如果说20世纪是属于飞机航空的世纪,那么在21世纪我们会不会发明一种新的交通工具,并靠着这个工具的进一步发展,把航天从现在带有科研和探险性质的活动变成一种大众化的活动,甚至变成一种人类社会活动的主流呢?
这样的梦想因了科技的发展,让人们有理由开始期待——
“太空船1号”成功起飞
1968年问世的美国影片《2001太空漫游》是太空科幻影片的里程碑,尽管当时太空时代刚刚开始,影片就已憧憬了2001年人类将频繁地进入太空旅行,征服地球外部空间的远景。
当导演库布里克用胶片抒写对太空漫游的瑰丽想像之时,阿波罗飞船还要等待一年才能登上月球。影片里模样古怪的航天器,都属于来自1968年的非凡想像力。37年后再看这部影片,其中很多设想在今天都得到了惊人的证实,比如人类的确拥有了驻守在外太空的堡垒———空间站。
当年的作家和导演还大胆设想:到2001年人类应该建立了月球基地,地月之间出现了定时往返的航班等等。时至今日,2001年已经远去,而电影中的想像更多的还是缠绕在人们心中的美好梦想。因此人们不禁会发问:21世纪我们能否实现前人的想像、一些技术成熟的项目何时可以实现?而更重要的是在未来,我们是否会以某种方式大大超越前人的想像,是否会开创一个崭新的空间时代呢?
2001年,在世界航天史中确实出现了非同寻常的事件。
经过艰苦的体能训练和短期的俄语培训之后,在北京时间2001年的4月28日下午3点37分,美国富翁蒂托和两名俄罗斯宇航员乘坐“联盟号”飞船,顺利地从拜克努尔航天发射基地升空,成为人类太空旅游的第一人。两天后飞船与国际空间站成功对接,蒂托快乐地进入国际空间站,开始了长达1周的太空观光生活,当蒂托乘坐宇宙飞船平安返回地球后,说自己在太空的生活仿佛是置身天堂。
美国东部时间2001年6月21号上午11点15分,一架名为“太空船1号”的超级飞机在美国加利福尼亚州成功起飞,它一举冲向大气层边缘,达到距地面100公里的地球亚轨道。“太空船1号”是世界上第一架完全由民间人士出资、研究和建造的载人航天器。舆论惊呼航天领域中出现了第一个个体户。进入距地100公里的太空,“太空船1号”的驾驶员梅尔维尔感觉到了失重,他飞得如此高实际也成了一位蒂托式的太空游客。“太空船1号”带给梅尔维尔遨游太空的机会,而它带给设计者鲁坦的是,使他获得了鼓励私营航天器研发的X大奖,奖金高达1000万美元。不过“太空船1号”虽然获了奖,但它还是比较简陋,以相同的设计原理,目前世界上许多政府也在积极研发,这种名叫空天飞机的航天器的设计目标就是要代替航天飞机,成为新一代的天地往返运输工具。李晓航介绍说,空天飞机最初就是作为航天飞机的换代产品,它的特点就是像飞机一样起飞,飞到高空之后通过转换推力,再点燃一级火箭发动机,把它像飞船一样发射到轨道上。
空天飞机突出的好处是廉价,从地面到大气层之间就像一般飞机一样使用喷气动力,这样能节省很多燃料,二是它可以完全重复使用。现在各国政府已经研究出了不少机型,但目前还不成熟。这次“太空船1号”在穿越大气层边缘时船身就出现了数十圈的非正常旋转。人们也在怀疑空天飞机是否真能取代伟大的航天飞机。
1969年4月,美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。而12年后,计划最终得以实现。第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台,这是航天技术发展史上的又一个里程碑。
1981年4月12日,第一架航天飞机哥伦比亚号发射。航天飞机它既能像火箭那样垂直发射进入空间轨道,又能像卫星那样在太空轨道飞行,还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆,因此它注定是20世纪航天史上的明星。但航天飞机设备非常复杂,而且由于飞行的次数很少,发射费用维修费用居高不下。
1986年1月28日,随着挑战者号的爆炸和7条生命的遇难,航天飞机的安全性开始受到了怀疑,上午11时38分,挑战者号点火升空,仅过了73秒,挑战者号顷刻之间爆裂成一团橘红色的火球……
无独有偶,航天飞机又一次因为失事进入人们的视野:2003年2月2日哥伦比亚号航天飞机失事,7名宇航员全部遇难。
美国宇航局目前已经宣布停止建造新的航天飞机。
中国神舟飞船总设计师戚发轫认为,航天飞机主要的问题一是昂贵,二是安全问题在设计时就没有考虑周全。我们中国研发新一代天地往返工具肯定不是航天飞机。它起码应该是低成本的。
航天飞机落伍了,同样也有人在思考着火箭的未来。火箭是人类征服太空最早也是最有力的工具,但有些遗憾的是目前火箭最大推力的纪录还是36年前由美国的土星五号保持的,正是它的巨大推力把人类第一次送上了月球。徐世杰介绍说,常规的航天器使用的火箭,它的能量基本上快到极限了,尽管你把它的燃烧能力或者是各种设计搞得更优化,也没有实质上的提高。李小航介绍说,因为燃料的能量直接就关系到喷气的速度,能够达到的能量是有限的。目前最好的火箭是液氢液氧燃料,中国的长城三号最上面第三级用的是液氢液氧原料,美国的航天飞机,用的全部是液氢液氧原料,这已经是化学火箭里面最好的燃料了。
新的太空远征使用什么工具
人类踏上了月球,而未来我们必将飞得更远,如果说土星五号所代表的化学火箭已经到达极限,那么新的太空远征我们又将使用什么工具前往呢?
徐世杰介绍说,新的方向如现在美国正在开发的一种核火箭,包括现在正在开发和应用的各种类型的电火箭。像霍尔推进器可以不断地点火,沿着螺旋线这样一直达到月球。
有人提出下一代的火箭一定是核火箭,很多年来无数人都对此十分神往。人们设想只要加入很少一点的核燃料,核能产生的强大动力就可以维持火箭飞行几年,甚至几十年、上百年。20世纪上半叶,当原子核中蕴含的能量被发现以后,一方面立即被应用于军事,另一方面很多人也开始了和平利用原子能的尝试,核电站和核动力船舶很快就投入使用。而早在1949年,两弹元勋钱学森与美国同行就提出了研制核火箭的设想。
50年代,美国曾经试验过核动力飞机,庞大的B-36曾被作为核动力飞机的候选人,但是实验结果并不理想,主要问题是核反应堆本身很笨重,它的加热效率不高,导致虽然总能量很大但能够用来推动的能量不大。李小航介绍说,有人认为除非热核反应和聚变能够实现可控制,并且把它作为火箭动力,否则用核反应的方式实现这种大型的火箭是不可行的。
不过科学探索需要有想像力和开拓精神。从人类求索的历史上看,科学与幻想是分不开的。火箭之父齐奥尔科夫斯基是位卓越的科学家,也同时是一位充满想像力的幻想家,他在近一个世纪前向《航空通报》杂志的读者展示了第一艘宇宙飞船,当时他便预言人类一定能飞到月球上。其实比齐奥尔科夫斯基早几十年,还有一位更伟大的预言家儒勒·凡尔纳,1865年他发表了小说《从地球到月球》,书中精确地预言了一个世纪后阿波罗飞船登月所用的时间,乃至发射地点在美国佛罗里达州,惟一不同的是,小说里宇航员是坐着炮弹上天的。
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