人类航天史（1 / 2）

１９６９年７月，阿波罗１１号在月球着陆，人类第一次将自己的足迹留在了地球之外的星球。３４年过去，科学家仍在继续努力，为了使人类的脚步迈得更远，他们将目光瞄向了近邻火星。

经过数万年人类繁衍，今天的地球已经不堪重负，日渐膨胀的人口压力、日益匮乏的资源压力都迫使人类必须尽快采取行动。寻找地球以外适合人类居住的星球是可能的解决途径之一，人类的星际探索或多或少都带着这样的目的。

作为距离地球最近的行星，火星理所当然成为人类优先探索的目标。火星表面有水和火山存在的迹象，与地球相似，这是导致生命起源的重要因素，因而引起了科学家们的关注。实际上，在过去的一个世纪中，各国政府、科幻作家、电影导演、新闻媒体乃至普通大众都对火星表现出了广泛而又持久的兴趣。

多国政府开始资助研究机构进行火星探索。１９６２年１１月，原苏联发射了“火星１号”探测器，但在飞离地球１亿公里时与地面失去了联系，从此下落不明。作为人类发射的第一个火星探测器，它被普遍认为是人类火星之旅的开端。此后，人类又发射３０多颗无人火星探测器。虽然有近三分之二的探测行动以失败告终，但这从未扑灭科学家探索火星的热情。２００３年，各国又掀起了火星探索的新一轮热潮。

远的不说，单单今年６月份，就先后有３个探测器开始自己的火星之旅：６月２日，欧洲航天局的“火星快车”探测器带着“猎兔犬—２”着陆器已经奔赴火星；１１日，搭载着美国宇航局“勇气”号火星车的火星着陆探测器也启程前往火星；另一颗搭载着“机遇”号火星车的火星着陆探测器则计划于２５日前往火星。科学家预测，今年底到明年初，火星轨道上有可能出现６颗探测器。

科学家今年对火星如此关注的原因不仅仅在于热情。今年月２７日，火星将运行到６万年来距离地球最近的位置，火星亮度也将达到负三等，这一罕见的天文奇观最近一次出现是在公元前５．７万年。这一万载难逢的机会，科学家们岂能错过？

目前这些探测器都没有载人，但发展载人火星飞船是迟早的事。不过，登月难，登火星更难。个中原因归根结底仍是技术上的：单就登上火星而言，登月技术完全可以实现，问题出在火星与地球的距离上。火星距离地球１．９亿公里，而月球与地球仅相距３．４万公里，现有的航天器从地球到火星要飞行至少半年，在此期间宇航员的给养供应肯定会发生困难。科学家提出，提高航天器速度和设计可循环利用资源的设备都是解决这一问题的途径，这必须依靠科技的发展来实现。

登上火星仅仅是火星探索的初级阶段，科学家进一步设想在火星上建立人类定居点。历史上，人类定居的日子与漂泊的岁月相比简直微不足道。很有可能，部分人类后裔将再次漂泊，但这次他们的漂泊之地不再是拥挤的地球，而将是浩瀚的宇宙。

茫茫宇宙，浩瀚星空，大自然中有太多的奥秘牵动着人们的好奇心，催促着人们不停地探索追寻。但时至今日，探测器只不过刚飞离太阳系，载人飞船也仅仅到过月球而已。难道说现有的技术水平还无法实现人类太空寻梦的理想？

500年前，在哥伦布跨越大西洋将新大陆展现给欧洲后，英国、法国、西班牙和葡萄牙的开拓者们毫不犹豫地扬帆西行。今天，若我们在宇宙中能找到新的、适合人类生存的星球，人类探索地外生命的脚步无疑将更加快捷。

目前，美国航空航天局（NASA）正准备实施一项名为“地球行星搜寻者”（TPF）的太空探测计划，拟在今后10年，将一台TPF太空望远镜送入太空，专门寻找宇宙中同地球类似的行星。尽管人类不知像地球一样的行星身在何处，而在像TPF那样先进的仪器所拍摄的照片上，行星也仿佛是笼罩在其附近恒星光芒中的一个十分微弱的光斑。但就是这个微弱的光斑足以让人类了解到行星的质量、温度和物质构成。同时，还可以推断，它是否具有生命的化学标记物，例如含有水蒸气和甲烷的富氧大气。如果我们找到了所期待的、在另外一个行星上极有可能存在着生命的证据，那么人类自然会欣喜若狂，感到在茫茫宇宙中我们也许并不孤独。但是，静静想来，我们走出太阳系，靠的是什么呢？

要知道，离我们人类最近、推测存在着类似地球的恒星系阿尔法人马座（AlphaCentauri）距我们4.4光年，这个距离是人类历史上飞行最远的深空探测器飞行距离的3000倍；而拥有三颗大行星、与太阳系十分相似的巨蝎座55（55Cancri）（恒星）距地球约50光年。因此，我们人类要走出太阳系、走进深空需要速度极快的交通工具，即极速飞行器，它应比我们人类目前制造的航天仪器要先进得多。不过，美国NASA喷气推进器实验室的工程师罗伯特·弗里斯比对此却信心十足。他认为，走进深空并非是可望不可及的事情。

弗里斯比目前正从事先进的推进器概念研究，他的工作和梦想就是要找到完成星际旅行的工具。他认为，他所研究的5种不同的推进技术可能让宇航员在未来花费不足50年的时间飞抵阿尔法人马座恒星系。弗里斯比说，“深空探测不是梦幻。当有人做到时，我们所说得便再也不是幻想。”

飞出太阳系、走进另一个恒星系的计划，耗资将是巨大的，但同时也是伟大的！

走出太阳系要靠核动力

1903年，俄国物理学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基发现了星际旅行中的巨大障碍，即火箭的最大速度不可能超过火箭推进器喷口喷出物质速度的两倍。今天的航天飞机在飞行过程中，燃料燃烧后从喷口喷出的速度低于每秒3英里，航天飞机的速度无法突破每秒6英里这个界限。以这样的飞行速度，宇宙飞船需要12万年才能飞抵阿尔法人马座恒星系。因此，一名宇航员要想在自己的有生之年（工作40年）飞抵目的地，飞船的速度必须是现在航天飞机飞行速度的3000倍。

可如何才能达到这么快的速度呢？弗里斯比说，利用核裂变、核聚变和反物质3种工作形式工作的核反应堆作为推进动力，就有望实现这个理想。

核裂变火箭

科学家们同核裂变打交道已有六十多年的经验。几十年前，他们利用核裂变原理制造了原子弹和可控核反应堆。

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员在乔治·查普林的领导下，设计出了概念型、可控高速粒子的“裂变碎片”反应堆。该反应堆类似于一大摞“唱片”。“唱片”主体由石墨构成，石墨上有放射性核燃料（如钚和镅）。工作时，“唱片”旋转着进入圆柱形塔，同塔中其他放射性物质接触后迅速发生可控链式裂变反应。附加在“唱片”状反应堆上的强大磁场将反应产生的裂变碎片束缚在一起，以同一方向喷射而出，喷射所产生的巨大的反作用力能把火箭推到极高的速度，即每秒1.8万公里，约为光速的6％。

为使火箭飞行速度达到光速的十分之一，即每秒3万公里，弗里斯比提议把两个裂变火箭叠加起来成为二级核裂变火箭。该火箭第二级将能有效地将火箭（探测飞船）推到光速的12％。这样，人类可经过46年漫长的星际旅行，进入阿尔法人马座恒星系中类似地球的行星的轨道。如果要探测离地球更远的星球，那么宇航员在有生之年根本无法完成漫长的星际旅行。即使可以采用更多级的核裂变火箭来协助飞行，他们也只能仰天长叹。

镅242并非自然界中存在的元素，它是通过用中子轰击钚而获得的放射性同位素。镅242是最理想的可作为核燃料的同位素，因为它只需达到裂变反应临界状态的铀或钚质量的1％，就能开始持续裂变。从传统的放射性燃料如铀235和钚239中不可能得到这样的裂变碎片，因为它们都需要巨大的燃料棒来吸收裂变产物。

为了大大减轻飞船的重量，使其尽可能的小，裂变火箭应该用镅242这样的、能产生可作为推进剂的高能高温裂变产物的核燃料。不过据美国

专家估算，飞向邻近恒星系的旅行需要大约200万吨镅。然而，如果改用铀或钚，那么所需燃料重量会大得更为惊人，这势必将增加探测器的体积和重量，使探测器变得十分庞大而不切实际。

核聚变火箭

弗里斯比认为，因为核聚变是将原子核结合在一起而不是将原子核分裂，所以该火箭的发动机在获取能量的方式上要比裂变发动机完美得多。聚变反应堆能够减少产生一些不必要的放射，另外聚变堆很容易获得补充燃料。这是因为在月球的表面和木星的大气中存在大量的燃料氘和氚。这意味着，采用利用核聚变火箭作为交通工具可在太阳系内的月球或木星上补充燃料，然后继续星际旅行。