然而,空间计划仍在继续进行,只不过是速度放慢了一些。如果人类能在愚蠢的战争上,尽可能减少资源消耗,那么,空间计划就可以更快速地推进。空间计划中也有建立空间站的设想——实际上,大型空间站有可能永久停留在地球的轨道上,而且可能供一些人在上面停留一段时间——这在研究和实验上都被认为是具有相当价值的。航天飞机可以重复使用,而且运转良好,是开拓空间计划十分重要的前提条件。
人们希望将来能在月球上建立永久居民区,而且更希望能够在月球上开采资源,而不再只是永久地依赖地球来生存了。
1974年,美国物理学家奥尼尔提出,人类不一定要在月球上居住,而仅将月球作为一座开采站。虽然人类起源于一个行星的表面,但人类没有必要限制自己只在地球表面上生活。奥尼尔指出,在地球轨道上放置一个圆柱体、球体或面包圈形的物体,使它快速旋转到足以产生离心力,就能使人类在这些物体内部表面上,感觉到有一种重力,而这种重力是人为的伪重力。
这种空间居留所可以用金属或玻璃来作建筑材料,其内部要填满采自月球的土壤,并将它建筑成类似地球的环境,而且依其大小,可容纳一万人或更多。这个居留所的轨道,可定在使月球、地球和居留所分别处在一个等边三角形的三个顶点上。
当然,也可以使空间居留所拥有两个轨道的位置,或将几十个居留所相互聚集在一起。到目前为止,美国和苏联似乎都还没有这种计划,但是奥尼尔却乐观地认为,如果人类全心投入这个计划,那么居住在空间的人数多于地球上人数的时日,并不会太远。
奥尼尔最初所提出的居留所,是针对月球的轨道而设计的。但是,人类能不能越过月球再往前推进到别的星球上去呢?
从理论上来说,没有任何理由可以解释,为什么人类不可能越过月球而到达下一个最近而可以登陆的星球——火星(虽然金星离地球更近,但那里太热而不适合人类停留)。要到火星那里去,需要好几个月的时间,而不像到月球那里只要几天的时间。正因为需要几个月的时间,所以人们必须携带足够的生活必需品才行。
利用潜水艇或探海艇深入到海洋的深处的方法和装备,人类都已有了一定的经验。人们现在也可以像在深海中航行一样,携带适当足够的食物和一大袋封闭好的空气,到空间去旅行。但是,当要离开地球进入空间时,克服重力的问题是非常复杂的。因为在宇宙飞船内,原先被装备、人员、燃料和机械等所占的空间比较小,携带的重量也比较轻;如果飞行时间延长就必须占据更大的空间和携带更大的重量。
空间食物必须极为紧密,食物中绝对不可有多余的空隙容纳不能消化的成分。这些浓缩的人工食物,必须具备足以维持人类生命的果糖、无刺激性的植物油、适当的氨基酸混合物、维生素、矿物质和不同的香料,所有这些东西都被压缩在一个由可食用的碳氢化合物所制成的盒子中。一个盒子可供应一餐所需的180克固态食物及1000卡的热量。另外,每卡必须添加1克的水(一个人一天需要2.5~3升的水);某些水与食物混合,做成小粒丸状,以增加盒子的容积。此外,宇宙飞船还必须携带每人每天所需的大约1升的液态氧(约1150克)。
这样,每人每天所需物品的总重量是:干的食物540克,水2700克和氧1150克,合计4390克。那么,要完成去一趟月球的旅行,来回旅途的飞行时间各需要7天,加上停留在月球表面探测两天的时间,每个人就必须携带68公斤的食物、水和氧。可以相信,以现在的科学技术水平来说,处理这样的事情,应该是不成问题的。
如果估计要去一次火星探险,那么来回的飞行时间和必须携带的东西就非常多了。来回一趟火星的行程约需花费两年半的时间,还要在火星上等待到有合适的行星轨道的位相角才能起程回来。依照上面所述的要求,若去火星探险旅行,则每人需要约5吨重的食物、水和氧。以现在的科学技术水平来看,要在宇宙飞船上运送这样多的东西,是非常困难或是不可能的。
要解决远距离空间探险的问题,惟一可能的办法就是宇宙飞船必须能自给自足。以同样的观点来看,地球也是一个围绕着空间而自给自足的庞大的“宇宙飞船”。所有用于启程的水、食物和空气,必须无限制地由废物中循环使用。
从理论上讲,这种闭合系统是可以建造出来的。重复使用废物,听起来难于令人接受,但是这种做法毕竟是维持地球上所有的生命使之能生息不止的一种过程。化学滤纸可以收集宇航员呼出的二氧化碳和水蒸气;而尿素、盐分和水,可以经由尿液或排泄物的蒸馏而取得。干燥排泄物,在使用紫外线消毒杀菌之后,配合二氧化碳和水,能够饲养水槽中培养的藻类。借助藻类所进行的光合作用,又可以把二氧化碳和排泄物中含氮化合物,转变成有机物和氧,以供宇航员使用。惟一需要由系统以外提供的,是各种不同过程中所需的能量,包括藻类光合作用所需的阳光。
据估计,只要有110公斤的藻类,就可以供应一位宇航员在一段时间内所需的食物和氧。加上所必须加工处理的设备,供应一个人日常所需的总重量约为160公斤,最多也不会超过450公斤。另外还有一些科学研究者寄希望于嗜氢细菌系统,这些细菌并不需要阳光,而只是利用水解而来的氢便可生存。据报道,这种系统的效率比光合作用的藻类还要高。
除了食物之外,还有一个长期失重的问题。宇航员曾在连续失重的状态下生活半年之久,而无任何永久性的伤害;尽管如此,长时期的失重状态,仍或多或少是影响宇航员的因素。幸好,目前已有办法克服它。例如,宇宙飞船的缓慢旋转,能够造成离心力,从而使宇航员有重力的感觉。
最严重而又不容易解决的问题是超高速和瞬间减速所引起的危险,这是宇宙飞船起飞或降落时难于避免的。
地球表面的正常重力称为1g。失重便是0g。能够使人类的体重变成2倍的加速度(或减速度)时的重力,便是2g;能增加体重3倍的加速度,就叫做3g,如此类推。
人体的姿态在加速度下,会发生重大的变化。如果先在头部位置加速(或是向脚下部减速),那么血液就会由头部快速地下流。在高加速之下(每5秒6g)会使人眩晕。相反,如果改由脚部开始加速(负加速),血液将迅速涌向头部,这种情况更为危险,因为在高压之下,眼睛或脑部的血管更容易破裂。只要在10秒钟内具有2.5g的加速度,就足以使某些血管受到损害。
人类比较容易忍受横向加速度,即如同坐的姿势一样,向身体的长轴垂直施加压力。人类在离心作用下能够抵抗高达10g的横向加速度,长达2分钟以上,而不会发生丧失意识现象。
时间愈短,人类的忍受力就愈高。斯塔普和其他志愿者,曾在美国新墨西哥州好乐门空军基地的雪橇跑道上,测试在保持高速中突然减速所产生的后果,并取得惊人的发现。1954年12月10日斯塔普做了一项举世闻名的运动:他在大约1秒钟之内,承受了高达25g的减速度。他的雪橇由每小时600多公里的速度,在1.4秒之内完全停住。据估计,这大约相当于时速120公里的汽车撞上砖墙的力量。当然,斯塔普是用绳索捆绑在雪橇上,借以减少伤害。结果,他身上仅发现几处擦伤、水泡和强力冲撞下所造成的黑眼圈。
一个宇航员在发射升空时,必须在短时间内承受6.5g的加速度,而下降时,则必须承受高达11g的减速度。
许多设计,例如按人的体形设计的卧椅、铠甲,甚至于把人浸泡在一个充满水的密舱内,或是有充分安全空间的宇航服,都是用来抵抗高重力速度的。
另外还有许多类似的研究或实验,用于讨论辐射的危险,长期隔离的厌倦,以及在一个无声无息、永远黑夜的环境中生活的奇怪感觉;此外,宇航员还必须忍受许多意想不到的千奇百怪的现象。总而言之,一切为了远离地球;而在准备空间探险的整个过程中,似乎看不到有什么克服不了的困难。
事实上,只要人们不坚持认为宇航员就是地球人,长期空间旅行中的心理反常,可能并不是严重的问题。但平心而论,生活在巨大的地球上,与生活在狭隘的宇宙飞船内,是有很明显的不同的。
至于奥尼尔所想象的太空居留者,会是什么样子的呢?这些移民将能适应宇宙飞船内部的环境、饮食与循环利用的空气,而且会有许多反重力的变异。宇宙飞船将是一个新居民地的小缩影,也许,这些人能够终生习惯地生活在那里。
21世纪或更晚以后的主要课题,将是向空间移民与开创人类探险的道路。空间移民将能够到达各个小行星,在那儿开采矿石,提供人类扩展所需的新资源,并有许多星球将会被挖空而成为自然的移居地;它们之中,有很多远比我们所能想象的地-月系统大得多。
以这些小行星为基地,人类将能够探索太阳系外围的广大领域……而太阳系之外,还有许许多多其他的星球等着我们人类去拜访!
(罗迪安 译)
注释:
①这种命名法就是直到现在在生物分类学上仍使用的“二名法”,也叫做“双名命名制”。——译注