【簡(jiǎn)介：】航天技術(shù)經(jīng)過(guò)四五十年的發(fā)展,已進(jìn)入全面收益階段?目前,應(yīng)用衛(wèi)星在不斷完善和擴(kuò)大應(yīng)用的范圍;軍用衛(wèi)星在不斷地更新?lián)Q代;天文衛(wèi)星和星際探測(cè)器在不斷地發(fā)回有關(guān)宇宙的新信息;
航天技術(shù)經(jīng)過(guò)四五十年的發(fā)展,已進(jìn)入全面收益階段?目前,應(yīng)用衛(wèi)星在不斷完善和擴(kuò)大應(yīng)用的范圍;軍用衛(wèi)星在不斷地更新?lián)Q代;天文衛(wèi)星和星際探測(cè)器在不斷地發(fā)回有關(guān)宇宙的新信息;載人航天飛行在有條不紊地進(jìn)行著;航天飛機(jī)和宇宙飛船經(jīng)常性地往來(lái)于天地之間;國(guó)際“阿爾法”空間站已經(jīng)建造……在更加遙遠(yuǎn)的將來(lái),航天技術(shù)將朝著哪些方向發(fā)展,航天技術(shù)的未來(lái)將面臨哪些挑戰(zhàn)呢?
無(wú)論進(jìn)行何種選擇,航天技術(shù)的發(fā)展必須以解決人類面臨的問(wèn)題?造福于人類和增進(jìn)人類知識(shí)財(cái)富三大目的為本?當(dāng)前,人類面臨著數(shù)不清的問(wèn)題,工業(yè)化的發(fā)展使這些問(wèn)題變得日益嚴(yán)重?航天時(shí)代以來(lái),人們提出了種種解決上述問(wèn)題的途徑?有些也許可以作為航天未來(lái)發(fā)展的方向?
人口?生態(tài)和環(huán)境是當(dāng)今世界的熱點(diǎn)問(wèn)題?1969年,美國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W尼爾提出了太空城和太空移民的設(shè)想?他認(rèn)為,解決上述問(wèn)題的最好的辦法是在太空中建造一個(gè)個(gè)太空城,逐步把人類移居到地球周圍的太空城中?太空城內(nèi)建有一種適于植物生長(zhǎng)的自然環(huán)境,上面有百草?樹(shù)木?河流和湖泊?除了這些人工自然環(huán)境外,太空城內(nèi)還有道路?居住區(qū)?娛樂(lè)區(qū)?商業(yè)區(qū)?工作區(qū)等等?人類移居太空后,讓地球長(zhǎng)時(shí)間按著自然力的作用進(jìn)行重新改造,恢復(fù)過(guò)去的生機(jī)和良好的生態(tài)環(huán)境?經(jīng)過(guò)幾百年后,地球會(huì)在沒(méi)有人類干預(yù)的情況下,輕裝上陣,變得更加生機(jī)勃勃?動(dòng)物成群?綠樹(shù)成蔭?風(fēng)調(diào)雨順?風(fēng)和日麗?萬(wàn)象更新?如果有必要,人類還可以重返地球?
作為太空移民概念的擴(kuò)大,20世紀(jì)70~80年代出現(xiàn)了大量建立月球基地甚至改造火星的設(shè)想?美國(guó)宇航局科學(xué)家于1991年7月8日就提出了這樣一個(gè)設(shè)想?他們就改造火星的進(jìn)程制定了大致的時(shí)間表:在完成初步探測(cè)后,到公元2014年,人類先遣隊(duì)將率先登上火星?他們先進(jìn)行考察工作,初步開(kāi)辟赤道地區(qū)?再過(guò)15年后,1萬(wàn)名專家將登上火星?他們架起太陽(yáng)光反射器?開(kāi)辦核化工廠?建立核電站煅燒火星礦石和亂石?這些工作都是為了大量產(chǎn)生二氧化碳,創(chuàng)造人工溫室效應(yīng),使火星表面氣溫逐漸升高?
大約到2080年,火星的平均氣溫將達(dá)到-15℃,這時(shí),天空將會(huì)出現(xiàn)云層;赤道附近的凍原植物也開(kāi)始放出氧氣;兩極地區(qū)的冰和干冰開(kāi)始融化?漸漸地,大氣層變得更加濃厚?河流和湖泊慢慢形成,植物生長(zhǎng)更加旺盛,氧氣量更加充足?這個(gè)過(guò)程不斷向良性方向發(fā)展:低等動(dòng)物和植物越來(lái)越多,氧氣越來(lái)越豐富,溫度越來(lái)越高,涓涓細(xì)流匯成大海?到2130年,火星溫度將升至10℃以上;大約到2170年,巨大的植物系統(tǒng)將足以使大氣富含氧氣?這時(shí),火星上看到的景象是:藍(lán)藍(lán)的天空?碧綠的原野?清清的河流?茂密的森林,一切都是那么生機(jī)勃勃?到那時(shí),人類終于把比薩哈拉大沙漠還惡劣百倍的火星改造成了第二個(gè)地球?
為解決能源問(wèn)題,科學(xué)家們提出了衛(wèi)星太陽(yáng)能電站設(shè)想?20世紀(jì)70年代美國(guó)有多家公司深入研究了衛(wèi)星電站問(wèn)題?波音公司在太陽(yáng)能衛(wèi)星電站上所做的工作最多,也最細(xì)致?該公司設(shè)想的電站有兩種形式:一是光電轉(zhuǎn)換方案,另一種是勃萊頓熱循環(huán)方案?每一種方案都以發(fā)出電力10GW的電功率為目標(biāo)?第一種方案又包括使用硅光電池和砷化鎵光電池兩類?第二種方案同地面上的汽輪發(fā)電機(jī)很相似,它依靠巨大的空腔式吸熱器吸收太陽(yáng)輻射,吸收的熱量使循環(huán)器中的液氦氣化并達(dá)到上千度高溫?氦氣膨脹時(shí),通過(guò)上部的渦輪并驅(qū)動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)?回流經(jīng)冷卻器進(jìn)入壓縮機(jī)?渦輪驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī),可產(chǎn)生10000伏交流電輸出,經(jīng)變壓器升至33萬(wàn)伏后再以微波形式發(fā)送回地面?
在美國(guó),還有科學(xué)家和有關(guān)部門研究在月球表面建設(shè)太陽(yáng)能電站的問(wèn)題?研究表明,在月球表面可以建造2萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能電站,發(fā)電功率在2萬(wàn)GW以上,每年產(chǎn)生收益15萬(wàn)億美元?這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于世界總產(chǎn)值的60%?它雖然初期投資很大,但以后運(yùn)營(yíng)成本及維護(hù)成本都很低,因此具有十分廣闊的發(fā)展前景?
太空工業(yè)化是航天未來(lái)發(fā)展的又一大主題?太空工業(yè)化的含義十分寬泛,可以從太空加工?生產(chǎn)?制藥?冶煉等擴(kuò)展到太空信息產(chǎn)業(yè)?太空旅游業(yè)和太空能源,更遠(yuǎn)期的太空工業(yè)化還包括月球和行星資源開(kāi)發(fā)?許多專家指出,太空工業(yè)化初級(jí)階段完全可能在醫(yī)藥?光學(xué)玻璃?電子器件?磁性材料?工業(yè)工具?新型材料以及加工工藝等方面導(dǎo)致新的工業(yè)革命?
在太空環(huán)境中,微重力和超真空提供了制造純度極高?均勻性極好的大塊半導(dǎo)體晶體的可能性;能夠大量生產(chǎn)應(yīng)力均勻?純度高?性能極好的光導(dǎo)纖維和玻璃材料;可以生產(chǎn)高性能合金?磁性材料以及金屬泡沫等新材料?許多科學(xué)家十分看好在太空生產(chǎn)生物制品和特種藥物?生物制品商業(yè)化的三大應(yīng)用領(lǐng)域是:生物分子結(jié)晶?生物分離和培養(yǎng)活細(xì)胞?特種藥物生產(chǎn)前景也十分廣闊,目前許多昂貴?且無(wú)法大量生產(chǎn)的特效藥可望在太空大量生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益非常明顯?材料?加工和生物醫(yī)藥制品的收益保守的估計(jì)可達(dá)數(shù)千億美元?如果包括太空信息服務(wù)?太空旅游?太空能源在內(nèi),未來(lái)15年太空工業(yè)化的總收益將超過(guò)10000億美元?
從上面的描述可以看出,航天技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊,對(duì)人類社會(huì)的影響也將更加深遠(yuǎn),但面臨的挑戰(zhàn)也將是巨大的?技術(shù)上,要解決大量載荷的低成本發(fā)射問(wèn)題,大型空間結(jié)構(gòu)的組裝問(wèn)題,材料?藥品和其他產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)問(wèn)題等等?從目前的狀況看,太空城?太空移民?月球基地和改造火星所需要的基本技術(shù)人類已經(jīng)具備,太空生產(chǎn)?加工的可行性已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?目前全世界航天年潛在發(fā)射能力可達(dá)上萬(wàn)噸,大型空間構(gòu)件的組裝已不存在很大困難?因此從技術(shù)角度上講,太空工業(yè)化的目標(biāo)并不遙遠(yuǎn)?顯然,巨額資金需求將制約著未來(lái)航天技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程,但實(shí)現(xiàn)太空工業(yè)化等目標(biāo)的最大挑戰(zhàn)或許來(lái)自于人類的價(jià)值觀和人類的合作精神?
