未来的太空之旅

在未来50年，人类在征服宇宙的道路上将取得多大成就？美国国家宇宙委员会(USNCC)对此进行了大胆而又科学的预测。最近，委员会向政府提交了一份题为《2010～2060年开拓宇宙新边疆》的报告，在这份200余页的书中，写下了人类面向未来50年开拓宇宙的雄伟理想。

2020年开通宇宙公路

什么是宇宙公路？即以地球为出发点，把公路延伸到太空。迄今为止，这些公路的出入口仅限于美国的卡纳维拉尔角和苏联的拜科努尔等几个地点，而且费用高得惊人。如果人类想要更好地控制太空，就必须开发更便宜的、从任何地方都能起飞的运输手段。

根据USNCC报告书预测，在2020年，Zeus航空航天飞机能从普通机场起飞，它可采用改变动作的方式飞行，即从起飞到速度达到4马赫这一阶段，采用吸收外部气体并压缩的滑轮喷气引擎；在高空速度从4马赫增加到12马赫期间，采用压缩外部气体速度能的超音速燃烧冲压喷气引擎；冲出大气层后采用火箭引擎。这样在不同的速度和高度，分别采用了最佳的动作方式，就能达到节省能源和费用的效果，

这种Zeus航空航天飞机是未来专门运送旅客的，为了把货物运往太空，人类还要开发两级火箭式货物运输机。这种货物运输机采用无人驾驶的自动方式，其第二级轨道器还可以作为客机使用。火箭式客机在效果和费用方面都比不上航空航天飞机，但实现它的技术困难要少得多，因此，USNCC也把它作为一种方案提出来。

2025年运行宇宙驿站

根据USNCC报告书的设定，在启用太空梯与宇宙公路之后，人们还会在通往宇宙的路途中建立一些中继点，即宇宙驿站。

第一个“停车驿站”是地球太空港，这是像太空站那样的建筑，人类可以乘Zeus航空航天飞机在这里降落，然后换乘宇宙联络船。太空港是联络船的停留地，也是推进剂的补给地。地球太空港真正开始活动恐怕要到2025年以后。

宇宙驿站一旦应用，那么太空港会向两个方向伸出长长的索道，出现一种非常有趣的现象：由于潮汐力的作用，在卫星轨道上运行的细长物体会产生向两端托的力，因此，从向下(即向着地球的方向)一端放出物体，就会落向地球；从向上一端放出物体，就会上升。如果从下索道发射航空航天飞机，从上索道发射联络船，那么两者不使用能量，也可以转移到人们期望的轨道上。

2030年在月球上建工厂

根据报告书的预测，为了在2025年重返月球，将在环绕月球的轨道上建立月球太空港，从地球太空港出发的联络船2～3天后即可到达月球太空港，人们在那里可以换乘月球登陆船。

联络船以液氢和液氧为推进剂，有客运和货运两种，基本设计相同，如果再装上脚，就可以成为登月船。为解决联络船从月球到地球的减速问题，可以利用空气制动的方法，即像在大气上层掠过那样飞行，利用空气阻力，不使用推进剂也能减速。因此，在联络船的底部可以装上陶瓷制的像大器皿那样的空气制动器。

建设月面据点所需要的物资和人类生活所必须的氧气、水、食品等，可以逐渐利用从月面取得的资源。月面基地逐渐具备自给自足的条件后，人们可以在上面建设工厂，并将其发展为殖民区。预计月面实验工厂的建设将于2026-2027年开始，月面工厂的建设将于2030年开始。

根据USNCC报告书的设想，随着大规模月面工厂的建设，在地、月系统的太空开发中也要用到月球资源：把在月面制造的产品送往太空固然好，但把月岩原封不动地送到太空去制作产品，也许更有用。因为月岩主要由硅酸盐组成，处理月岩就可以取得人类呼吸和火箭推进剂必不可少的氧气。月岩也含有铁、镍、镁、钛等金属资源。

2040年建立火星据点

USNCC报告书中的第三要点就是：把火星作为月球之后的开拓目标。

火星的环境比月球更容易亲近：火星有相当于地球1％的大气(因此可以使用气体制动器)；同时也存在水；自转周期是24小时37分；也有四季的变化，表面重力是地球的38％。

USNCC报告指出，人类在火星建立实用型据点可能得到2040年以后。在此之前，无人探测器将多次深入调查火星表面、内层状况。相比月球基地，火星基地距离地球要远得多，因此，在火星开拓的初期就要自给自足。火星上若有紧急事态发生，救援队从地球赶到火星需要一年以上的时间。所以，必须同时建立两个火星基地，以便互相支援帮助。这样看来，火星基地不仅要在火星表面建立，而且在其卫星福波斯和德莫斯上也要建立。这两颗火卫和小行星一样，可能也含有很多有用的物资。

另外，人们还可以在火星卫星的轨道上建设作为火星门户的太空港。火星太空港运行在比福波斯更靠近火星的轨道上，如果从福波斯和德莫斯伸出索道，那么，以最小的能量就能把来自地球的联络船送到火星表面。

飞往火星的联络船先用空气制动器减速，进入环绕火星的长椭圆轨道，然后与德莫斯向上方伸出的索道对接，再沿索道而下，经过德莫斯，到达下索道的末端。联络船在经过福波斯时也采取同样的操作，然后与火星太空港对接，或直接进入火星大气。当然，从火星返程的联络船按照完全相反的过程，经火星太空港、福波斯、德莫斯，飞向地球。

根据USNCC报告书的预测，火星基地雏形将于2030～2040年间建成，而真正的火星基地建设，恐怕要到2050年代初。

2050年建成宇宙巡回航母

随着航空技术的发展，人们在50年后到月球去旅行，也许会像现在乘飞机到国外旅行一样容易。但是，飞往火星却决非易事，因为到火星去旅行，旅途就要5～7个月以上的时间。为此，开发宇宙巡回航母成为USNCC报告的第四要点。

作为连结月球和火星的交通手段，宇宙巡回航母是跨越地球和火星的轨道、环绕太阳旋转的宇宙船。根据以往的概念，火星宇宙飞船首先在地球附近加速后转移到环绕太阳的轨道，到达火星附近再减速，转移到环绕火星的轨道。但这样每一单程都要加速和减速，很浪费能量。

宇宙巡回航母就避免了这样频繁的加速或减速，仅仅只在地球和火星附近通过。为到达目的地，先乘联络船再转移到宇宙巡回航母上，然后在适当时机换乘联络船，降落在目的地。如果选择合适的轨道，那么宇宙巡回航母就能以几乎相同的机遇接近地球和火星。

乘坐宇宙巡回航母的旅行需要几个月的时间，因此，船内的设施必须很齐全。船内要建立人造生态系统、再生氧气和水，并栽培植物、粮食的一部分用以自给自足。而且，宇宙巡回航母必须保证能自给自足航行几年，因为万一接近火星时移乘和补给失败，那么到下一次接近期间的漫长时间都要单独航行。

（姚梅芬摘自《科学大观园》）

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