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人类何时飞出太阳系?它对科学技术发展的什么要求?对航天技术发展有什么要求?

发布日期:2004年09月20日字体: 【大】【中】【小】

    从本质上来说,人类何时飞出太阳系不是个时间问题,而是人类科学技术发展的速度和水平问题。也就是说,人类现在的科学技术还不能满足飞出太阳系的要求。

  或许有人说,美国发射的先驱者10号和11号,旅行者1号和2号探测器不是已经飞出太阳系了吗?严格地说,这4个探测器仅仅只是越过太阳系最远的行星——冥王星的轨道,并没有真正的飞出太阳系。即使在遥远的将来能飞出太阳系,那也只具有象征性的意义,而不具备必然的现实意义。它们的能源已经耗尽,人们已完全失去与它们的联系。断了线的风筝是没有什么意义的。

  人类目前掌握的宇宙知识对宇宙航行来说是远远不够的。例如,是什么规律支配着宇宙的产生和演变?大爆炸理论真的可靠吗?宇宙中到底有没有暗物质?它们分布在哪里?宇宙是继续膨胀还是将转而收缩?恒星和行星是怎样形成和演化的?恒星的能量从内层穿过外层流到行星际空间的机理细节如何?星系、中子星、黑洞和类星体是怎样形成的?它们对宇宙航行有什么影响?宇宙中有反物质吗?它们分布在何处?宇宙中有别的智慧生物吗?他们宇宙观如何?如此等等,科学家们还在探索着,争论着。

  还有,人类目前对宇宙中生物的起源、进化的环境条件是什么还不甚了解,重力对物理、化学和生物过程有什么样的重要作用,生物,特别是像人类这样的智慧生物活动,对行星到底有什么样的影响也没有彻底搞清楚。在飞出太阳系以前,空间人体生理学、空间物理学、空间化学、空间生物学、天文学和天体物理学等,还需要取得更大的进展。

  目前,人类掌握的航天技术远远不能适应飞出太阳系的需要。例如,鉴于宇宙尺度的宽广,即使飞船的速度可以达到光速,但到离太阳最近的恒星——比邻星飞一个来回,仍需要近10年的时间,在银河系转一圈需要几十万年,要飞出银河系,到达最近的仙女座星系,需要230多万年,而要在宇宙中周游,则需要几百亿年的时间。目前,人们寄希望于爱因斯坦相对论的速度效应,即宇宙飞船高速飞行时,时间会膨胀,距离会缩短,越接近光速,速度效应越显著,到无限接近光速时,时间几乎停滞,尺寸几近于零。但是,这个理论正确吗?它的应用条件如何?又如何宇宙飞船逐渐接近光速?

  再如,人在太空飞行,1个人每天需要空气、水和食物的总量为22千克,1年约8吨。那么多人长期太空飞行所需的食物从哪里来?人们寄希望于密闭生态系统,但是,美国生物圈2号的试验失败了。除食物外,在宇宙航行中还需要许多工业产品。因此,航宇活动必须有成熟的人造生物圈技术,以解决人的生存条件和生活供应问题;必须有发达的太空工业,以提供各种用品。

  为了保证人口质量和文化的稳定发展,长期宇宙航行需要千万个家庭同行。在千百年的航行过程中,人口可能增加到几亿、十几亿之众,一艘飞船运载的是一个庞大的社会。如此巨大的飞船如何建造?用什么能源去加速?因此,航宇活动需要极大地完善宇宙飞船的结构、制造、发送、轨道装配和驾驶技术,空间能源技术,空间运输技术,空间推进技术,人造重力技术等等。

  由此可见,在今后几十年的时间内,主要还是开展航天活动,如建立永久性载人空间站,发展廉价的天地往返运输系统和宇宙飞船的高能动力系统,建立永久性月球基地,开发月球资源,生产火箭推进剂,建立月球中转站,考察火星,建立火星基地和地球-火星之间的分阶段运输系统,以及相应的航天港等。

  与此同时,要在许多科学研究上取得突破。如查明地球气象与太阳活动的关系,可准确预报30天以上的气象和30天以内的地震、太阳耀斑活动;准确查明地球辐射带的范围和特性;在空间站上建立自给自足的密闭生态系统;有效地防治失重环境中的骨质疏松等病变;在太空批量生产各种需要的工业产品;在月球和火星上切实解决水的问题;证实冥王星上甲烷火山的存在;揭开火星生命之谜,确认木卫二和天王星等处液态水中是否存在的低级生命或有机物质;在彗星冰块中寻找超新星碎片;寻找太阳系外行星;探寻活动星系中心的高能能源;检测引力波;寻找黑洞、暗物质和反物质等。

转    自:《叩开太空之门—航天科技知识问答》

本文编辑:闫秋

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