乘坐宇宙方舟遨游太空

奧斯特·凱利

遨游太空，是人類(lèi)長(zhǎng)久以來(lái)的夢(mèng)想。但實(shí)際上，我們?cè)缫堰M(jìn)入“太空時(shí)代”。1957年10月4日，俄羅斯第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，標(biāo)志著“第一太空時(shí)代”的到來(lái)，這一時(shí)代隨著航天飛機(jī)在2010年完成最后一次飛行而宣告結(jié)束?！暗诙諘r(shí)代”始于2004年12月，美國(guó)國(guó)家航空和航天局公布了“征服宇宙計(jì)劃：第二太空時(shí)代行動(dòng)方案與第三太空時(shí)代宇宙方舟計(jì)劃”。第二太空時(shí)代行動(dòng)方案是美國(guó)人將于2020年再次在月球上進(jìn)行太空行走，并于2037年首次在火星上登陸行走。如果一切進(jìn)展順利的話，人類(lèi)將于2040年開(kāi)啟“第三太空時(shí)代”，屆時(shí)人類(lèi)暢游星際空間或移居其他星球?qū)⒉辉偈遣豢赡艿氖虑椤?/p>

在“第三太空時(shí)代”，人類(lèi)為了向其他星球旅游與移民，必須建造一艘“宇宙方舟”——這是可供許多代地球人繁衍生息的宇宙飛船，它能提供與地球家鄉(xiāng)相似的生活環(huán)境。“宇宙方舟”航行的目的地，是宇宙望遠(yuǎn)鏡所能發(fā)現(xiàn)的、與地球相類(lèi)似的某個(gè)星球。

這一“征服宇宙計(jì)劃”聽(tīng)起來(lái)像科學(xué)幻想，但是美國(guó)宇航局正在認(rèn)真研究宇宙方舟必備的各種奧秘，并把錢(qián)花在可實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目上。

宇宙航行本身所需的時(shí)間就是一個(gè)巨大的問(wèn)題。用普通燃料飛抵最近的星座——人馬座要花一萬(wàn)年的時(shí)間，而它離我們只有4個(gè)光年的距離。假如使用離子或光子傳動(dòng)，則宇宙飛船的飛行速度便可達(dá)以到光速的60%，那么飛行時(shí)間就可以縮短到15年。

目前，有許多人致力于新型傳動(dòng)問(wèn)題的研究，這方面的主意也不少，從超大型手電筒的光束作為傳動(dòng)燃料（光子傳動(dòng)）、物質(zhì)和反物質(zhì)的融合，到充滿幻想色彩的打破空間-時(shí)間結(jié)構(gòu)（更確切地說(shuō)應(yīng)為曲面?zhèn)鲃?dòng)）等，各式各樣，無(wú)奇不有。

一種不需要使用動(dòng)力燃料的傳動(dòng)裝置就是太陽(yáng)翼，在太陽(yáng)發(fā)出的光粒子的壓力下，太陽(yáng)翼產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，即使是質(zhì)量較大的東西也可以此方式運(yùn)送到木星的運(yùn)行軌道。

而采用離子傳動(dòng)時(shí)可使用某種氣體，如惰性氣體氙，它與電子接觸發(fā)生爆炸而離子化，也就是產(chǎn)生電荷。磁場(chǎng)或有靜電載荷的金屬柵將載荷粒子引入一個(gè)方向，并將它們加速到10萬(wàn)千米/小時(shí)，等離子傳動(dòng)使用所有元素中最輕的元素氫。在一個(gè)動(dòng)力燃料室中，氫氣被離子化，并通過(guò)無(wú)線電波被加熱，然后通過(guò)超導(dǎo)磁體而集束射出。

采用噴氣傳動(dòng)時(shí)，宇宙飛船可裝一個(gè)巨大的“吸塵器”，把星際空間中的氫氣匯集起來(lái)，將其離子化后以熱氣體方式噴射出去。若用熱核傳動(dòng)，通過(guò)有目標(biāo)性的核聚變產(chǎn)生能量的話，最合適的原料是氫以及它的變種——重氫以及稀有的氦同位素He3。專(zhuān)家們希望木星的大氣層中有大量的He3。

自本世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)宇航局格林研究中心M·G·米利斯所領(lǐng)導(dǎo)的小組在認(rèn)真地從事非常規(guī)傳動(dòng)方式的研究，利用物質(zhì)和反物質(zhì)融合所產(chǎn)生的能量也屬于此研究范圍，這種融合的效率幾乎可達(dá)百分之百，但迄今為止，我們?nèi)圆恢廊绾未笠?guī)模制造和保存反物質(zhì)。

曲面?zhèn)鲃?dòng)出自科幻文學(xué)，宇宙飛船前的空間會(huì)縮短，而飛船后的空間會(huì)延長(zhǎng)，這樣在一定程度上用超光速將飛船吸入到縮短了的空間中，也許存在著天然的“空間-時(shí)間通道”穿過(guò)宇宙，在這里可以達(dá)到超高速。物理學(xué)家約翰·維勒認(rèn)為，也許“蟲(chóng)洞”是進(jìn)入空間-時(shí)間通道的入口。

而反引力傳動(dòng)目前還是一種空想。俄國(guó)人奧杰尼·波特雷諾夫說(shuō)，幾年前他借助一個(gè)超導(dǎo)磁體產(chǎn)生了反引力，但至今他再也沒(méi)能重復(fù)做出這一試驗(yàn)結(jié)果。還有一種理論認(rèn)為，可以對(duì)由上往下壓的引力粒子實(shí)行屏蔽而使引力消失，但這一假設(shè)還沒(méi)有被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。前往火星的旅行估計(jì)用普通的化學(xué)燃料就足夠了，而到其他星球的飛行則需考慮使用別的新燃料。

但是從目前來(lái)看，最有希望考慮的是離子傳動(dòng)與核反應(yīng)器相結(jié)合的方式，通過(guò)核裂變釋放出的熱使氣體離子化，然后借助高電壓使離子加速。

前往其他星球的飛行最有把握的是從空間站上出發(fā)，但在宇宙飛行途中，會(huì)出現(xiàn)失重時(shí)人體退化的一系列復(fù)雜問(wèn)題：骨頭變脆、肌肉無(wú)力、心臟萎縮等。有一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法可起到防止退化的作用，這一辦法在地球上也可使用，或由于其他原因而引起身體退化時(shí)也可使用：進(jìn)行競(jìng)技狀態(tài)訓(xùn)練，如在跑步器上每天練習(xí)2小時(shí)就足夠了。

但要長(zhǎng)期堅(jiān)持這種訓(xùn)練，就會(huì)使人感到枯燥乏味。為此，美國(guó)宇航局的研究人員想出了一種花招，把精神死亡式的訓(xùn)練變?yōu)橐豁?xiàng)冒險(xiǎn)活動(dòng)，其核心就是人造真實(shí)感?？死锓蛱m醫(yī)療基金會(huì)的蘇珊·德安利亞醫(yī)生和格林研究中心的簡(jiǎn)·霍洛維茨醫(yī)生發(fā)明了一種雙跑道的跑步儀，兩條跑步皮帶使用不同的傳動(dòng)方式，使宇航人有跑彎道、登山丘、跨越障礙等感覺(jué)。再戴上一副特殊的眼鏡，就會(huì)有相當(dāng)真實(shí)的感覺(jué)，它用數(shù)碼方式虛擬出地球環(huán)境。這種儀器能達(dá)到強(qiáng)化訓(xùn)練的目的，因此可以縮短訓(xùn)練時(shí)間，甚至還會(huì)給人帶來(lái)樂(lè)趣。

最近，科學(xué)家們已放棄了讓飛船繞自身軸心旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生人為重力的打算。避免人體退化的另一個(gè)建議簡(jiǎn)單得讓人不可思議，那是克里夫蘭醫(yī)療基金會(huì)的UIF克諾特與格林生物醫(yī)學(xué)工程財(cái)團(tuán)共同提出的：假如用超聲波把用于行走的最重要的骨頭結(jié)構(gòu)作輕微的破壞，這種破壞宇航人是不會(huì)感覺(jué)到的，但這就會(huì)促使骨頭經(jīng)常發(fā)生新的增長(zhǎng)。

除了失重以外，可能產(chǎn)生的輻射損傷也是使研究人員感到頭疼的問(wèn)題。在地球上，磁場(chǎng)把帶有電荷的粒子引向南北兩極；地球上方的大氣層阻擋了有害的輻射。而飛船中的宇航人幾乎毫無(wú)保護(hù)地遭受著太陽(yáng)氣體噴發(fā)、高能粒子流、X射線和γ射線的侵害，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障，長(zhǎng)期遭受這種侵害就會(huì)生癌。

為了解決這一問(wèn)題，美國(guó)宇航局正在討論一個(gè)使用特殊船艙的方案。當(dāng)有輻射警報(bào)時(shí)，宇航人就逃進(jìn)這個(gè)特殊的船艙。該艙不必使用核電站那樣幾米厚的混凝土墻，約7厘米厚的聚乙烯層就可以擋掉三分之一的輻射。為了讓余下的輻射在體內(nèi)不產(chǎn)生任何損傷，就得服用大量的維生素A、C以及尚待研制的人體細(xì)胞自然修補(bǔ)藥。

關(guān)于醫(yī)療衛(wèi)生方面的問(wèn)題，美國(guó)宇航局的專(zhuān)家也想出了幾個(gè)辦法，概括地說(shuō)就是使用“智能藥物”，讓一種生物小零件監(jiān)控宇航人的身體功能，手指頭大小的測(cè)量探頭固定在皮膚上或植入體內(nèi)。而用有針對(duì)性的轉(zhuǎn)基因法治愈創(chuàng)傷：對(duì)賦予細(xì)胞以形狀的骨架-纖維結(jié)構(gòu)施加影響，使已斷裂的細(xì)胞連結(jié)帶快速地重新連結(jié)起來(lái)。消除腫瘤也可用相類(lèi)似的方法：讓腫瘤周?chē)募?xì)胞變?yōu)榍驙罱Y(jié)構(gòu)而把腫瘤包圍，并最終將其扼殺。倘若要為宇航人做手術(shù)的話，可由機(jī)器人或納米機(jī)來(lái)完成，例如將納米機(jī)注入血管，然后它會(huì)自己尋找道路到達(dá)動(dòng)脈堵塞處。

還有一點(diǎn)不可忽視，在宇宙中，即使是無(wú)害的細(xì)菌也可能會(huì)變成危險(xiǎn)的殺手，沙門(mén)氏菌的試驗(yàn)就證明了這一點(diǎn)。得克薩斯州休斯頓大學(xué)的蓋奧爾克·?？怂购屠锊榈隆ね栠d的試驗(yàn)方法可快速確認(rèn)細(xì)菌的突變：用生物遺傳學(xué)的方法，將帶有約4000個(gè)細(xì)菌的手指印存儲(chǔ)在一個(gè)芯片上，當(dāng)宇航人生病時(shí)，將其血中的微生物與此作比較，就能立即確定新的細(xì)菌源自哪個(gè)菌種，然后用飛船中所帶的藥物將其殺死。

對(duì)于長(zhǎng)期在宇宙中載人飛行，特別是對(duì)于將來(lái)在外星上的長(zhǎng)期居住，需要解決新鮮食品的生物再生技術(shù)，以減少食品的攜帶量和補(bǔ)給量。目前，美、俄各國(guó)正在加緊研究食品的生物再生技術(shù)。美國(guó)國(guó)家航天局艾姆斯研究中心為航天飛機(jī)研制了一種“色拉機(jī)”，它可為航天員提供萵苣、黃瓜、胡蘿卜等新鮮色拉蔬菜。俄羅斯也曾在空間站上進(jìn)行種植洋蔥、黃瓜、小蘿卜等的實(shí)驗(yàn)，以供航天員食用。

同時(shí)美、俄各國(guó)也在加緊研究在空間種植小麥、花生、大豆等糧食作物，實(shí)現(xiàn)通過(guò)生物技術(shù)將航天員的代謝廢物轉(zhuǎn)變成食物的過(guò)程。最新的設(shè)想是隨飛船帶去動(dòng)力房用于供應(yīng)新鮮蔬菜，而對(duì)植物進(jìn)行授粉最好是依靠丸花蜂。荷蘭希爾瓦倫貝克昆蟲(chóng)授粉和蜜蜂習(xí)性研究所的生物學(xué)家簡(jiǎn)·艾金德對(duì)溫室中丸花蜂的習(xí)性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們的壽命雖然沒(méi)有蜜蜂的長(zhǎng)，但卻易于飼養(yǎng)。

還有一個(gè)問(wèn)題用最好的技術(shù)也不能解決，那就是飛船中的乘客如何克服長(zhǎng)年的寂寞？整個(gè)銀河系有10萬(wàn)光年那么大，如何才能度過(guò)這漫長(zhǎng)的旅行時(shí)間，怎樣才能完成這一旅行而又不被寂寞折磨死？除了要克服宇宙的無(wú)限大以外，還要克服時(shí)間的無(wú)限長(zhǎng)。為此，美國(guó)宇航局的專(zhuān)家們?cè)O(shè)想了好多方案，歸納起來(lái)主要有以下兩個(gè)方案。

第一個(gè)方案是“重新誕生法則”：即將宇宙飛船中的全部乘員予以冷凍，讓他們?cè)凇笆焖敝卸冗^(guò)漫長(zhǎng)的旅行時(shí)間。在旅行結(jié)束，或有威脅性的危險(xiǎn)產(chǎn)生，或有一個(gè)有趣的研究目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)，由中央計(jì)算機(jī)將他們喚醒。這一方案的優(yōu)點(diǎn)是，從主觀上看，旅行時(shí)間很短；但缺點(diǎn)是，萬(wàn)一解凍蘇醒工作失敗，或宇宙飛船在航行期間變得不適宜于人居住了，又該怎么辦呢？盡管有這種顧慮，但從技術(shù)上說(shuō)，許多科學(xué)家仍認(rèn)為，從冰凍中讓人“重新誕生”不是沒(méi)有可能的。

第二個(gè)方案就是“生命不死定律”：在漫長(zhǎng)的飛行中，宏偉的宇宙飛船不斷地迎接新一代宇航人的誕生，新的宇航人出生，老的宇航人死去。這就意味著，至少是從地球起飛的那一組人員不能到達(dá)旅行的終點(diǎn)，而只能是他們的后代。但究竟哪一代能到達(dá)目的地，則取決于旅行時(shí)間的長(zhǎng)短以及未來(lái)人的壽命。

加里福尼亞大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)教授米夏埃爾·羅什近年來(lái)在從事不死基因的研究，至少在胚胎突變上已有一絲線索，胚胎的生命已被他延長(zhǎng)了一倍。羅什認(rèn)為，假如我們能掌握與年齡有關(guān)的基因損傷情況，那么我們現(xiàn)在就可以不死。這種預(yù)見(jiàn)未來(lái)的幻想型處方就是，假如在今后幾年內(nèi)找到“不死基因”的話，人想活多久就能活多久。

由于地球與其他星體之間的距離相差甚遠(yuǎn)，去往某個(gè)星球的宇航人不大可能在他們的有生之年再返回地球，因此，他們?cè)谟钪娣街凵媳仨毐３忠欢ǖ娜丝跀?shù)量，以便在目的地能建立一個(gè)新的、能夠生存的人類(lèi)群體。而且，每一種設(shè)想的宇航人生活方式都不能與現(xiàn)在的人類(lèi)生活方式差別太大?！八屯盏娜说纳罘绞脚c模式應(yīng)當(dāng)是他們比較熟悉的或比較習(xí)慣的，否則他們可能會(huì)發(fā)瘋的。”美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)人類(lèi)學(xué)家莫爾教授說(shuō)。

人類(lèi)社會(huì)最基本的單位是家庭，移民太空的人也應(yīng)該保持這種構(gòu)成，最好采用一夫一妻制的婚姻體制與習(xí)俗，因?yàn)橹挥羞@樣，作為一個(gè)社會(huì)單位才能夠存留下來(lái)，其成員才會(huì)不斷增多。每個(gè)人都可以結(jié)婚，而且可以在不是近親的人群當(dāng)中挑選適合自己的人作為伴侶。

夫妻雙方要盡可能地在晚些時(shí)候生育孩子，因?yàn)檫@樣可以拉大上一代與下一代之間的年齡差距，也能保證他們有足夠的時(shí)間從事必要的工作。英國(guó)天體物理學(xué)家凱文博士認(rèn)為，在宇宙方舟或某個(gè)星球上生育的孩子，無(wú)論是生理上還是語(yǔ)言上都會(huì)與地球的孩子有所不同?！斑@些孩子只能適應(yīng)他們生存的環(huán)境，但是，他們卻不能生活在地球上?！眲P文說(shuō)。這些孩子的骨骼、肌肉，甚至他們的方向感都能夠很好地適應(yīng)零重力的太空生活，卻很難適應(yīng)地球有重力的生活。此外，他們思考問(wèn)題的方式經(jīng)由太空生活的洗禮，也將與地球人大不相同。

總之，征服宇宙的方舟計(jì)劃剛剛開(kāi)始，而各國(guó)宇航局，特別是美國(guó)宇航局的專(zhuān)家們已經(jīng)著手確定對(duì)整個(gè)銀河系的研究、登陸和移民的計(jì)劃。只有當(dāng)人類(lèi)的智慧能夠解決各種問(wèn)題的時(shí)候，這項(xiàng)計(jì)劃才能最終獲得成功。人類(lèi)必須學(xué)會(huì)以巨大的宇宙空間和時(shí)間尺度進(jìn)行思考，并想出人們集體生活的全新形式。除了傳動(dòng)、失重和輻射的防護(hù)、醫(yī)療保健等宇航技術(shù)問(wèn)題外，我們面前還有一系列挑戰(zhàn)。（責(zé)任編輯/余風(fēng)）