第3章 未来的太空

重返月球

1972年12月，“阿波罗17号”载人登月飞行结束。由于美国人民反对打着月球探险的幌子大肆扩军备战，原计划10次登月飞行中的最后3次，即“阿波罗18号”、“19号”和“20号”飞行，被迫取消。

1／4个世纪来，对月球本身的探索，包括对月岩和月壤的研究，从来没有停止过。1994年1月，还专门发射了“克莱门坦”宇宙飞船，其主要任务是在近距离处拍摄月球表面照片。在其七十多天的绕月飞行期间，总共拍摄了150万张各种各样的照片，几乎把月球的每一寸土地都拍到了，最大分辨率为8米。在此基础上科学家们编制了从未有过的最精密的月面图。

特别是20世纪80年代以来，重返月球的呼声越来越高涨。1989年，“阿波罗11号”登月飞行20周年纪念大会上的论点是有代表性的：宇航员们在月球上留下了人类的足迹，可是，他们也为科学家们留下了更多的棘手问题。

科学家们想重返月球的主要意图是，利用月球所提供的极为优越的自然条件，建立科学考察和研究基地，特别是天文观测和研究基地。

月球上不存在空气，这对天文观测十分有利，甚至可以说是求之不得的。不存在大气干扰的情况下，来自其他天体的辐射能不折不扣地到达月球，尤其是那些携带重要信息的辐射，将为科学家们带来深化认识空间的宝贵信息。月球上的白天长达三百多小时，各项观测都可以不间断地长时间连续进行，这在地球上是无论如何办不到的。由于月亮上没有风雨雷电等现象，重力又只及地球上的1／6，这里可以建立比地球上大得多的望远镜和观测设备，运转系统等的结构可以大大地简化，造价降低，使用和维修都方便，也不需要专门的可旋转圆顶的观测室，等等。

著名的雨海事件一直受到科学家们的关注，建立在月球上的基地肯定将把它列入首选的科研项目之一。大体在40亿年前，一颗直径只有几十米的小天体撞击月球而形成了雨海，科学家们相信大量的原始记录和资料一直很好地保存在现场和周边地区，而对这些资料的研究，不仅会使我们更好地认识月球及其历史，也将为进一步认识太阳和太阳系天体提供不可多得的信息。

更有一种见解，认为雨海连同其南面的风暴洋，都是由同一颗“微型月球”般的小天体撞击而形成的，时间大致在距今43亿年前。无疑，最确切的结论是在实地考察这些地区之后。

向月球移民也是重返月球考虑的项目之一。从长远来看，地球人口不仅越来越多，而且增加的速度也越来越快。据测算，从1990年算起，大约经过35年左右，到2025年，地球人口将在50多亿的基础上翻一番。如此这般继续下去，地球不堪负担是迟早的事情，当然问题的解决得在地球上，而部分移民到月球上，也是作了一定设想的。有一点是肯定的，那就是向月球移民不可能是近几十年内的事，而且，在移民试点之前，一定得把月球居民的衣食住行、生活必需，环境带来的问题乃至危险，作最周密的安排。

已经提出来的开发月球的其他计划，无论是近期的还是远期的，可说是五花八门，如进行难以在地球上取得进展的物理学方面的实验，建立包括心血管疾病在内的完善的疗养设施和机构，就地取材开采地球上欠缺而又非常需要的矿产，建立宇宙飞船专用的宇航港等，这里就不一一罗列了。

重返月球的设想和计划何时得以付诸实施，取决于诸多因素，最乐观的估计也是在一二十年之后的21世纪10年代前后。

开发月球，无疑是人类的伟业，也是人类走向更遥远空间的良好开端。

太空“宾馆”

人类在地球上出差旅游，可以享受各种星级的宾馆服务。宾馆是旅游业的重要一环，宾馆也成为现代化城市的一大景观。在21世纪，人类将迎接太空旅游时代的到来，到那时，太空宾馆必然会应运而生。

实际上，在现今人类征服宇宙的开拓中，空间站便是未来的太空宾馆的雏形。

空间站是一种可供多名宇航员来访、工作和居住的载人航天器。从某种意义上来说，是专供宇航员使用的太空“宾馆”。

世界第一个空间站是前苏联于1971年送上太空的，它的名字是“礼炮”1号。它由对接舱、轨道舱和服务舱3部分组成。对接舱专与宇宙飞船进行对接，是宇航员进出空间站的必经之路。轨道舱就类似太空“宾馆”的客房了，它由两个直径各为3米和4米的圆筒组成，舱内保持与地球相同的气候，是宇航员工作、休息、进餐和睡眠的地方。服务舱则装有发动机和燃料。“礼炮”空间站重18吨，长约14米，一般在距地球地面200～250千米的高空轨道上运行。

前苏联自1971～1983年共发射7个“礼炮”空间站。宇航员在这里工作最长的达236天。

1986年前苏联发射了第二代空间站“和平”号。它是一种积木式结构，由多个舱段在空间对接后组成。它的对接舱有6个接口，可对接6个科学试验舱。“和平”号总重达111吨，是太空中的一个庞然大物。

“和平”号已具有永久性空间站的雏形。它原定工作寿命为5年，可现在已运行了12年，尽管在1997年曾连续出现故障，但总是有惊无险。由于它是目前在太空中唯一运行的空间站，故有点奇货可居，俄罗斯打算让它再工作几年。

“和平”号运行不久即开始商业经营。它的第一笔生意来自美国有效载荷系统公司，该公司一个微重力实验装置要在太空中停留56天，非“和平”号莫属。“和平”号为此赢得了一大笔收入。

1995年2月，不甘寂寞的美国人用“发现”号航天飞机追上了“和平”号，进行了历史性的“握手”。美、俄两国宇航员隔窗相望，互相招手致意，最短距离只有11米。1997年先后有两名美国科学家乘美国航天飞机登上“和平”号，同俄罗斯宇航员一起，进行太空科研工作。

美国第一个被送上太空的空间站叫“天空试验室”，1973年5月14日发射。“天空试验室”比“礼炮”号要大得多，也高级得多。它总长36米，重82吨。它的轨道舱分上下两层，上层为工作区，下层为生活区，生活区有卧室、餐厅、盥洗室。舱内有氧气供应，气温20℃左右。对接舱有两个接口，可同时停靠两艘飞船。“天空试验室”在太空里运行了6年，于1979年7月11日进入大气层烧毁。

为改变目前俄罗斯一家独占空间站的局面，美国又在研制第三代空间站——“自由”号。“自由”号结构独特，像一个巨大而长长的挂架，可以很方便地把工作舱、居住舱、服务舱挂起来。挂架有110米长，可根据用户要求组成不同形式的空间站。

20世纪末和21世纪初，美、俄、加、日、欧洲宇航局联合建造的永久性空间站将升上太空。

有没有真正意义上的太空宾馆建造计划呢？日本人提出了在21世纪20年代建造太空宾馆的设想：这座宾馆距地球表面450千米左右，里面高级客房、健身房、歌舞厅、酒吧间应有尽有，旅客的太空旅行以6天为一期。头两天在地球上进行有关技能的培训；第三天乘航天飞机出发，1小时后便到达太空宾馆下榻，旅客在这里住4天，可尽情享受邀游太空的美妙时光。

太空农业

近年来，世界航天大国的航天业发展趋势是竞相向民用发射倾斜，国际社会在空间领域进行着更广泛的合作。过去，美国与前苏联两家的航天器互为保密封锁，而今天，美国和俄国却成为“伙伴”。对于远征火星，美俄等国科学家已考虑采取联合行动。并一再声称，空间活动将向民用部门倾斜，将转向注重开发周期短，成本低，风险小，有效益的项目。如制造卫星以及利用航天飞机为用户搭载动植物等。

当前，美国正大力开展太空植物研究。在佛罗里达州成立了肯尼迪太空研究中心后，又在北卡罗来纳州大学新近建立了引力生物学中心。科学家将开始研究适于太空旅行的植物。在远距离的太空旅行中，不仅人要适应无引力状态，而且为人提供食物和氧气的植物也是如此。他们选题研究的重点是钙如何影响植物对引力作出反应的能力。在植物对环境反应过程中，钙似乎是最重要的化学元素。研究人员将通过用基因技术让植物控制的能力发生变化，以最终开发出更加适于太空旅行的植物。肯尼迪太空研究中心的一项试验，是让一名化学家与3万株小麦共同生活15天。试验结果表明，这些小麦为人提供了维持生命所需的氧气。

目前，美、日、西欧在制定的21世纪太空计划中，将植物在密封太空舱内的生长和功能列为研究重点，并着手筹建太空农场。美国耗巨资进行太空植物的试验研究，其目的在于提示和充分证明宇宙飞船最终要成为“会飞的农场”。

国内外科学家充分利用空间的自然辐射，特别是高能粒子和微重力对植物细胞功能的协同作用，诱导细胞生理生化变化和遗传变异，从而培育出植物新品种。实验证明，太空飞行可使许多植物细胞的染色体畸变率提高，通过空间诱变处理，能够选育出优良的新品种。

太空育种始于1984年，美国航空航天局教育处、太阳辐射研究中心和Park种子公司三方合作，将大量蕃茄种子运入太空长期飞行器中，1990年由“哥伦比亚号”航天飞机取回。结果表明，这些种子发芽快、幼苗生长正常、后期发育良好、果实丰硕。据悉中国科学院上海植物生理研究所，1995年收割的第4代“太空小麦”和其他良种一样，金黄色的麦穗上结满了饱满的籽粒。与第3代“太空小麦”相比，它的长势更旺，麦穗更长，结穗更多，麦粒硕大壮实，并有较强的抗赤霉病能力。经测算，亩产可达352千克，比未经太空飞行的多28千克，蛋白质含量高出9%。浙江农科院的专家，历时3年，选育成的“航育1号”水稻新品系，单株理论产量从22.4克增加到32.8克，亩产由原来的400千克上升到600千克左右，增产幅度为40%以上，而且抗倒伏，早熟高产，穗大粒多，精米率高，适口性好。新品种生长期缩短约15天，株高降低约14厘米，并有抗稻瘟病和白叶枯病等优越性。

利用太空所特有的条件，改良植物品种前景广阔，并为加快培育优质高产农作物品种开辟了崭新的途径，也为科学家深入研究提出了新课题。

国内外的太空试验证明，对太空农业来说，与地球上的无土栽培大不一样，植物不能以水滴的形式吸收水分或养分。在失重或仅有一点离心模拟重力的情况下，为防止液体流失，水分必须具备水膜的形态才能被植物吸收。

在太空的特有条件下，筛选何种植物作为它的“宠儿”呢？目前，美国和日本的科学家正在联合攻关，拟将甘薯作为未来的太空作物，种在航天器中，供宇航员食用。甘薯之所以得此宠幸，是因为它营养丰富，含有多种人体需要的营养物质。经测定，每500克甘薯约产生热能635千卡，含蛋白质11.5克，糖14.5克，脂肪1克，磷100毫克，钙90毫克，铁2毫克，胡萝卜素0.5毫克，还含有维生素B₁、B₂、C等。有很高的药用价值，对于防止便秘和直肠病大有裨益。还含有类似雌性激素的物质，对于保护皮肤、延缓衰老极有利，并能提高免疫力，促进胆固醇排泄，维护动脉血管的弹性。最近，美国生物学家发现，甘薯中富有的一种化学物质可用来预防结肠癌和乳腺癌。日本癌症预防研究所对26万人的饮食生活与癌的关系进行了调查，发现熟、生甘薯对癌的抑制率分别为98.7%和94.4%，高居于蔬菜抗癌之首，超过了人参的抗癌功能。另外，甘薯适应性强，易栽易活，产量高，只需一小段蔓茎，一小块切片，甚至一片萝叶，就能生根成活。种植在航天器内既能补充舱内氧气，形成一个小小的生态循环密闭环境，还能作为宇航员的新鲜食品。

目前，美国航空航天局科学家在佛罗里达州肯尼迪太空研究中心的特殊实验室里，采用液体栽培法，在全封闭的环境下进行土豆生长情况的试验。结果表明，这项试验中的土豆植株产生的氧气足够一名宇航员使用。土豆和甘薯一样还可以为宇航员提供食物和能量。科学家还收集了土豆叶子排出的“纯水”。用它制成饮用水可供4个人食用。

科学家们期望，关于植物对人的基本生命维持系统的研究将会使人类登上火星变成现实。火星之旅预计需要3年时间的长途飞行，但只要种植面积足够，并种上甘薯和土豆等作物，宇航员就可以在飞行中无饥渴之忧而长期生存。

去火星旅游

美国计划在未来10年内陆续发射10艘探测飞船，以探索生命是否存活于火星。

人类第一次飞临火星是1965年7月15日，美国发射的“水手”4号探测器在距火星9280干米处观测了火星，发回了23张火星照片。1971和1975年，前苏联和美国发射的火星探测器分别在火星表面软着陆，对火星土壤进行化验，进行生命科学实验，至此蒙在火星上的面纱才逐步被揭开。

火星，我国古代称之为“荧惑”，是因为它像是红红的火焰，亮度变幻无常，令人迷惑而得名。现在我们知道，火星与地球的距离大约3.7亿千米，是地球到月球距离的1000倍；火星比地球小，赤道半径约为地球的一半，质量为地球的1／10多一点儿；火星围绕太阳转一圈需687天，自转一周为24小时37分，昼夜交替与地球很相近；火星有四季，只不过每季长达6个月；火星上的大气相当稀薄，主要成分是二氧化碳；火星上的表面温度白天为28℃，夜间则为一132℃；火星表面是冰冻的，没有水。在这样的环境中“火星人”似乎是不可能生存的。但是比起其他星球来，火星更接近于地球，更适合于人类居住和旅游。

地球与火星相距如此遥远，如何解决两者间的星际交通呢？科学家们设想过一种接力式的方案：转乘几次航天器，主要原因是一次直达不可能携带足够的燃料。大体设想是：在地球与火星之间的宇宙空间建立3个空间站，即近地轨道空间站、地球与火星之间的自由点空间站和火星轨道空间站。这3个空间站既是转运站，又能补充燃料。其交通线将是这样的：从地球上乘航天飞机到第一站——近地轨道空间站，换乘转运飞船到第二站——自由点空间站，在这里补充燃料后再起飞与巡天飞船对接。这种巡天飞船使用核动力，在固定的轨道上航行，当巡天飞船载着转运飞船接近火星时，转运飞船脱离巡天飞船飞向第三站——火星空间站。到此站后再换乘火星登陆器在火星上降落，从而实现登陆火星。由此可见，到火星去旅行要比登月复杂得多，费时又需大量资金。

有趣的是，也许是天造地设，火星有两颗卫星围着它转。“火卫一”直径20千米，绕一周需8小时；“火卫二”直径11千米，绕一圈需30小时。这两颗卫星都有大气层，而且引力小，所以转运飞船到此不须着陆，只要对接。这两颗小卫星是天然的空间站，人类可以在此建造营地。

美国科学家提出了一个名叫“卢易斯太空移民点”的向火星移民的计划，其设想是：向火星派遣一艘巨大的太空船，里面要容纳1万人，这艘太空船不降落于火星表面，而是悬挂于火星上空。太空船携带多种地球生物，它将依靠在太空中循环利用的能源来保持运行，并可以在火星就地取材。太空船装备了成千上万块太阳能电池板，充分利用太阳的照射来产生能源。

在21世纪的前些年，有可能将火星住宅和器材送上火星，之后就可能将宇航员送上火星了。但是地球与火星路途遥远，行程需半年以上，太空的寂寞又是一项难题。不过人类总是有办法克服这些障碍的，在21世纪，到火星去旅游终将会成为现实。

宇宙的期待

科学的发展，不但给人类认识未知世界提供了新的依据，而且对已经建立的理论提出了新问题，从而促进理论的继续发展。

脉冲星的发现，证明了早在1932年中子发现之后，原苏联著名物理学家朗道的推测：宇宙中可能存在一种密度很高的、几乎完全由中子组成的中子星。脉冲星以及蟹状星云脉冲星的发现，使科学家很快认识到脉冲星不是别的，正是几十年前人们要寻找的中子星。

脉冲星证明了中子星的存在，检验了恒星演化的理论；脉冲双星的发现，又证明了引力波的预言；而星际分子的发现，对于生命起源这一重大基础课题的研究，又有着非常重要的意义。水分子和氨分子，同生命过程有着密切的关系，甲醛，氰化氢和丙炔睛分子是合成氨基酸所必不可少的原料，由此人们推测，宇宙空间有可能存在氨基酸。1969年落在澳大利亚的一块陨石中，科学家们发现了十几种氨基酸分子。通过对月球取回的岩石样品分析，也找到了微量的氨基酸。氨基酸是构成蛋白质和核酸的主要原料，而生命就是蛋白体存在的方式，所以星际分子的发现，使科学家们有足够的理由推测：在银河系和河外星系的许多地方，正在进行着地球大约30亿年前开始的生命产生过程。或许有的地方，有理智的生命创造的文明，比地球上人类所创造的文明还要高级。宇宙中还有许许多多未解之谜，期待着人们继续探索。

人类在不断地认识自然，科学技术的发展促进了人类对自然认识的深化。人类对宇宙的认识历程，就反映着这种不断深化的进程。辩证唯物主义认为宇宙是无限的，人类对宇宙的认识历程也能够说明这种无限性。随着科学技术的日益发展，人类对宇宙的探索，决不会停留在总星系的范围之内。在总星系之外，一定有着今天人类尚未认识的广阔天地。探索未了，让我们发挥聪明才智，在人类探索自然的斗争中，作出自己的贡献。