太空探索種種

為什么要探索太空?

太空是有待人類進一步探索的深奧領域。它象所有領域一樣，蘊藏著意想不到的財富，激起強烈的熱情，引發(fā)無邊的遐想，充滿神話色彩和離奇的希望。人們開拓這個領域的工作已進行了四分之一世紀，今天，太空已成了令人振奮的科學探索和經(jīng)濟利用的競技場。許多環(huán)繞地球軌道飛行的人造衛(wèi)星正在完成各種各樣的任務，如:發(fā)出颶風警報、觀測遙遠的星系、進行商業(yè)通訊和預測農作物收成。這類任務和其他太空活動，對千差萬別、日新月異的人類事業(yè)的影響，是幾十年前難于想象得到的。

在防止地球人口過多、生態(tài)遭受破壞和資源匱乏的斗爭中，太空還可以發(fā)揮巨大的潛力，以執(zhí)行遠未完成的任務。它的價值不是作為能源或原料的產地，也不是為世界日益增長的人口提供居所，而在于它是解決地球上的問題的一種輔助工具。地球的大氣、海洋和各種生命形態(tài)是怎樣互相制約的呢?它們在受到各種環(huán)境影響時又怎樣作出反應的呢?這些都是科學研究要了解的問題，而環(huán)繞軌道飛行的人造衛(wèi)星就是不可缺少的工具。必須掌握地球上這些系統(tǒng)的全面情況，才能采取審慎的相應措施來解決諸如二氧化碳的積聚、新鮮空氣的匱乏以及森林的采伐之類日見嚴重的全球性問題。人們已經(jīng)利用衛(wèi)星來監(jiān)察森林和農作物的生長情況、天氣形式、礦藏的儲量和污染來源。

太空時代始于何時?

從什么地方起才算是太空呢?

它始于地面以上80至160公里，地球表面的大氣層逐漸稀薄而臻于真空的地方。對人類來說，太空是一個無比嚴酷和陌生的環(huán)境。如果沒有空氣起著調節(jié)作用，太陽光就會強烈得無法忍受，而陽光照射不到的地方就會無比寒冷。人如果暴露在太空的真空條件下，身體就會爆炸。地球周圍若得不到大氣保護，還會遭受各種輻射，而人若沒有穿戴嚴密的防護裝置，就會因輻射致死。只是由于發(fā)明高速飛行和承受嚴酷環(huán)境壓力的技術，人類才能探索太空。物體一旦進入太空，就能無限期地保持每小時二萬九千公里的速度。只有具備這樣的速度，物體才能逗留在太空中，不致因與空氣摩擦而降低速度或焚毀。但是，飛離和重返地球大氣層是很困難的。要獲得克服地心引力所需的速度，需要大量的能；而重返大氣層則需要有特殊的耐高溫材料，使物體在穿過空氣落回地面時能承受足以熔化金屬的溫度，不致焚毀。

幾千年以來，人類無日不在夢想遨游太空的天體。艾薩克·牛頓第一個認識到，一個物體只要以足夠高的速度運行，象月球一樣，就能使它本身的動量和地心引力達到平衡，形成一個環(huán)繞地球的永久性軌道。到了二十世紀初葉，人類才解決了制造火箭來克服地心引力的各種技術問題。火箭科學是探索和利用太空的活動的基礎。舉世公認的三位火箭之父是蘇聯(lián)數(shù)學家康士坦丁·齊奧爾可夫斯基(Konsta-ntinTsiolkovsky)、美國物理教授羅伯特·戈達德(RobertGo-ddard)和德國工程師赫爾曼·奧伯特(HermannOberth)。他們三人幾乎同時地各自作出了一系列技術突破和種種異常準確的預測。

太空時代真正始于1957年10月蘇聯(lián)將人造地球衛(wèi)星射入軌道。現(xiàn)在已有四千多個人造“月亮”在環(huán)繞地球的軌道上運行，其中約二百五十個還在正常執(zhí)行任務。因為令人屏息的新奇事物還在不斷出現(xiàn)，太空已成為愈來愈經(jīng)常的商業(yè)活動的競技場。

人類得到了什么?

太空探索除了給人類帶來直接利益以外，還有許多附帶的收獲，即在探索太空的過程中發(fā)現(xiàn)的一些技術。都可以應用于地球上互不關聯(lián)的各種人類活動，其中具有重大意義的包括冷凍干橙汁和耐高溫材料以至尖端的傳感器。美國的科學家們曾設法把電腦安裝到火箭錐形頭部的狹窄空間里，結果使半導體這一科學奇跡變成以億萬美元計的一門工業(yè)的基礎，使地球生活的許多領域大為改觀，影響極其深遠。同樣地，光生伏打電池也是首先由美國科學家為了商業(yè)用途而研制成功的，專用于為人造衛(wèi)星供電，這種技術可能有一天會使世界的能源前景發(fā)生翻天覆地的變化。

太空活動作出的最寶貴貢獻是提供有關宇宙和地球的資料。科學家們都高瞻遠矚，正在尋求各種答案，來解決某些跟地球的存亡至關重要的問題；例如，大氣、海洋、陽光和生命形態(tài)如何互相制約，俾使我們這個行星宜于居住，以及人類的行動如何在改變這些系統(tǒng)。太空活動除了獲得有關“地球這艘太空船”的結構的無比寶貴的資料以外，現(xiàn)在正逐漸成為管理地球上各種系統(tǒng)和資源的重要工具。

迄今為止，太空探索取得的最大科學成就是在天文學及其有關科學方面。太空科學研究的重點一直都集中在把各種探測器和人送到太陽系的其他地方(如登月)。在金星和火星著陸的探測器，給科學家們發(fā)回了有關該兩個行星的表面和大氣層的第一手資料，提供了強有力的證據(jù)，說明上面沒有生命存在。

為何會發(fā)生爭論?

花錢探索太空曾在兩類人中引起一場爭論:一類人認為地球上還有許多需求更急待滿足，一類是致力求知的人。地球上的“純”科學研究往往會在日后帶來某些實際的利益，天文發(fā)現(xiàn)則不同，它是一種特純的知識形式。但是，太空探索卻哺育出兩門新的科學，一是比較行星學，一是外空生物學，即研究宇宙中其他星球上的生命的科學。這些新生科學的研究者爭辯說，了解其他行星如何演變將有助于洞察地球的演變和命運。比較行星學家和外空生物學家指出，科學知識是由許多實例研究中概括出來的一些原則。他們接著問道，當人們只抓住一個行星(即地球)作為例子，不憚其勞地翻來復去進行研究，這樣得來的有關地球的知識是否還稱得上有牢固的科學根據(jù)?金星表面那種煉獄般的溫度是大氣中儲藏高熱的二氧化碳造成的結果。因此，以此作為一個局部的實例來研究，就可以了解到，如果地球上的“溫室效應”失去控制，地球將會變成什么樣子。

二十五年前從事太空研究的人，誰也預見不到太空系統(tǒng)今天會在這么多方面改變著人類的生活；而現(xiàn)在，大概也沒有人能預測衛(wèi)星在今后五十至一百年內的全部用途。但是，現(xiàn)有的關于太空潛力和地球上的需要的知識，已足以說明有些設想是完全可以拋棄的，不必再把它們當作切實或理想的目標，例如建立大規(guī)模的太空殖民地、太陽能衛(wèi)星和在小行星上采礦等。在這段時間里建立一種小型工業(yè)來生產某些優(yōu)質產品是可能的，但它的成就看來不可能超過通訊衛(wèi)星在經(jīng)濟上所作的貢獻。誠然，人類探索太空的遠景于今尚屬未知之數(shù)；但是，大規(guī)模的太空工業(yè)化并非解決地球上人口、能源或資源等迫切問題的可行辦法，這一點則是可以肯定的。

二十五年來的太空探索活動是人類最激動人心的技術成就之一。它的最大貢獻是使我們更深入地了解我們在宇宙中的地位。現(xiàn)在仍須把太空活動進行下去，以便我們能有力地證明，地球上的確有智慧生物存在。

(摘自〔美〕《交流》雜志中文版，原題為《地球、太空與科技》，小標題是本刊加的)

(題圖:田苗)