
吉利與兇險的對立統(tǒng)一
載人航天,積極進(jìn)取,大吉大利。在當(dāng)前,它利用迥然不同的環(huán)境,進(jìn)行在地面環(huán)境中不能進(jìn)行的科學(xué)實驗和研究,生產(chǎn)在地面環(huán)境中不能生產(chǎn)的醫(yī)藥和工業(yè)原材料及產(chǎn)品;從長遠(yuǎn)來說,它可為人類開拓天疆。因此,稍有條件的國家都趨之若鶩。
但是,這個大吉大利不是坐等就可以從天上掉下來的餡餅。在載人航天環(huán)境中有大兇,如載人飛船在用火箭發(fā)送到太空時,飛船處于強(qiáng)振動、高噪聲、加速過載(超重)和可能的火箭事故威脅等惡劣環(huán)境中;飛船進(jìn)入太空軌道后,又處于高真空、強(qiáng)輻射、極低溫和微流星體撞擊,以及軌道慣性飛行誘導(dǎo)產(chǎn)生的失重和極端溫度等惡劣環(huán)境中;如果登陸月球或火星,那里也是強(qiáng)輻射、極端溫度和輕重力環(huán)境;從太空返回時,有強(qiáng)震動、強(qiáng)噪聲,有氣動加熱產(chǎn)生的極高溫度,有氣動剎車和減速大過載(超重),有落地撞擊等等惡劣環(huán)境。
我國航天工作者,運(yùn)用系統(tǒng)工程原理,將載人航天工程,劃分為航天員、運(yùn)載火箭、飛船、發(fā)射場、回收著陸、測控和有效載荷七大系統(tǒng),設(shè)想和擬定出各種預(yù)案,進(jìn)行大量的模擬試驗,主動性適應(yīng),創(chuàng)造性順應(yīng),以避兇趨吉,逢兇化吉。
待時而動
在載人航天活動中,“待時而動”是最科學(xué)、最根本的策略。選擇“發(fā)射窗口”就是待時而動。
這里主要講航天初期,蘇、美因“冷戰(zhàn)”驅(qū)使,競相發(fā)射火星探測器的故事,他們?yōu)闋帯暗谝弧倍鲆暱陀^條件,導(dǎo)致頻頻失敗,后來逐漸重視客觀條件,待時而動,獲得成功。
揭示火星生命之謎,是探測火星的最大動力之一。航天時代誕生以后,最早到來的火星探測器發(fā)射窗口在1960年。蘇聯(lián)于這年10月10日和14日兩次進(jìn)行發(fā)射演練,均遭失敗,計劃中的無線電通信研究告吹。
到1962年的發(fā)射窗口,蘇聯(lián)又搶先發(fā)射。10月24日發(fā)射的一個火星探測器,在繞地球飛行時發(fā)生爆炸,碎片飄到北美大陸上空,被美國的導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時正值因蘇聯(lián)將導(dǎo)彈運(yùn)進(jìn)古巴,釀成“古巴導(dǎo)彈危機(jī)”的時候,核戰(zhàn)爭一觸即發(fā)。幸運(yùn)的是,美國人很快就甄別出那不是進(jìn)攻的導(dǎo)彈,因此沒有還擊,使這次火星探測器爆炸沒有成為第三次世界大戰(zhàn)的導(dǎo)火線。11月4日發(fā)射的探測器也沒有能離開繞地球飛行的軌道。只有11月1日發(fā)射的“火星1”號飛向火星,但在4個月后因無線電中斷而失去聯(lián)系。
到1964年的發(fā)射窗口,被蘇聯(lián)幾次搶先的美國不甘示弱,開始與蘇聯(lián)競相發(fā)射火星探測器。11月5日發(fā)射“水手3”號,但是失敗了。11月28日發(fā)射的“水手4”號成功了,第二年7月15日相距9280千米飛過火星,測量了火星大氣,拍攝了22張火星照片,發(fā)現(xiàn)火星表面非常荒蕪。蘇聯(lián)于11月30日成功地發(fā)射了“探測器2”號,但因電力不足而聯(lián)系中斷。
經(jīng)過一個發(fā)射窗口的停歇,到1969年的發(fā)射窗口,2月24日 美國搶先發(fā)射“水手6”號,這年7月31日相距3410千米飛過火星,拍照75張。3月27日發(fā)射“水手7”號,這年8月5日相距3200千米飛越火星,拍攝126張火星照片。蘇聯(lián)也于3月27日發(fā)射“M-69”,計劃搶先在火星表面著陸,但發(fā)射失敗了。1969年4月2日,蘇聯(lián)以同樣目的發(fā)射“M-69”,但仍然失敗了。

到1971年的發(fā)射窗口,5月9日美國搶先發(fā)射“水手8”號失敗。5月10日蘇聯(lián)跟著發(fā)射“M-71”,計劃繞火星飛行,因控制指令錯誤,發(fā)射后未脫離地球軌道,兩天后墜入大氣層被燒毀。5月19日蘇聯(lián)成功發(fā)射“火星2”號,5月28日又成功發(fā)射“火星3”號,本想讓它們首先成為火星的人造衛(wèi)星,不料被美國的“水手9”號搶占了先機(jī)。不過,兩個“火星”號探測器分別于這年11月27日和12月2日繞火星飛行后,分別向火星投放了通信筒和著陸裝置,由于當(dāng)時正值火星沙塵暴高峰期的緣故,通信筒被毀,著陸裝置著陸20秒鐘后便失去聯(lián)系。但兩個軌道器傳回了火星照片。5月30日美國成功發(fā)射“水手9”火星探測器,這年11月14日首先繞火星飛行,成為火星的人造衛(wèi)星。工作近1年,共發(fā)回照片7329張。
面對美國的挑戰(zhàn),蘇聯(lián)在1973年7~8月的發(fā)射窗口,一連發(fā)射了4個火星探測器,7月21日“火星-4”,計劃繞火星飛行,因制動系統(tǒng)故障,于1974年2月10日相距2200千米飛越火星。7月26日發(fā)射“火星-5”,1974年2月12日繞火星飛行,9天傳回照片60張。8月5日發(fā)射“火星-6”,1974年3月12日飛越火星時投放了著陸裝置,著陸1秒鐘后即失去聯(lián)系。8月9日發(fā)射“火星-7”,1974年3月9日相距1300千米飛越火星,投放的著陸裝置著陸失敗。
到1975年8、9月的發(fā)射窗口,美國于8月20日發(fā)射了“海盜1”號,1976年6月19日開始繞火星飛行,擇時避開沙塵暴投放著陸艙,于這年7月20日著陸。其軌道器工作到1980年8月,著陸艙工作到1982年1月。9月9日發(fā)射“海盜2”號,1976年8月7日開始繞火星飛行,擇時避開沙塵暴投放著陸器艙,于9月3日在火星表面軟著陸。其軌道器工作到1978年7月,著陸艙工作到1980年初。兩個探測器共拍攝照片5萬多張,著陸艙則在火星表面上進(jìn)行了生命探測實驗,包括土壤化學(xué)成分檢測實驗、光合成實驗(檢測是否有進(jìn)行光合作用的植物)、代謝機(jī)能實驗(檢測是否有生命的新陳代謝作用)、氣體交換實驗(檢測是否生命的呼吸作用)。
非常明顯,將來載人火星飛船著陸時,必須待時而動,避開沙塵暴。
順勢而為
載人航天,必須順勢而為,或者說借勢而為。這里只舉月球開發(fā)來說明。
迄今的了解,在月球土壤中,氧占40%、硅占20%、鋁占14%、鐵占4%,還有豐富的鈣,以及鈦、錳、鎂和鉻等幾十種元素。可在月球上開礦和建工廠,冶煉鐵、鋁、鈦、鎳、錳、鎂和鉻等金屬材料,利用遍地都是的硅,生產(chǎn)計算機(jī)芯片、光導(dǎo)纖維和建筑材料等等。
月球上的太陽能利用率是地球上的1.5倍,利用太陽光的熱交換,可產(chǎn)生200℃~600℃的溫度,若用拋物面反射鏡聚焦太陽熱,可達(dá)到熔煉礦砂的1500℃的高溫。還可將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。為了用人造地球衛(wèi)星發(fā)電,日、美和歐空局研究了幾十年,至今仍難以排上日程,真正應(yīng)用恐怕是幾十年以后的事。既然如此,還不如在月球上利用太陽能發(fā)電。有人估計,月球上的太陽能發(fā)電能力可達(dá)13×1015瓦,如將其中1%送回地球,就可取代石油、煤炭等全部礦物燃料能源。

月球沒有大氣和磁場,太陽風(fēng)無阻擋地到達(dá)月球,給月球帶來了氦-3。有美國人估計,僅靜海地區(qū)就有7000噸,有俄國人估計,月球上的氦-3可供人類使用1000年。地球上的氦-3總量只有20噸。氦-3是“清潔”的核聚變發(fā)電材料 。
月面上由于沒有大氣和水流侵蝕,仍保留有某些形成時的原始狀態(tài),因而在月球上可獲得宇宙發(fā)展的信息;
月球沒有磁場和大氣,在月面上還可直接獲得宇宙線、太陽輻射、太陽風(fēng)和流星體等宇宙信息;在月面上也許還能對暗物質(zhì)和引力波等宇宙奧秘進(jìn)行研究 。
月面上的真空度比航天器上高100萬倍,是進(jìn)行生命科學(xué)研究和實驗的理想場所,實驗中不會發(fā)生有機(jī)物混入和測定錯誤,同時,有害細(xì)菌等實驗用微生物也不會到處擴(kuò)散,十分安全。月面上的高真空和低重力等環(huán)境條件,可以廉價地用粒子加速器進(jìn)行超高速碰撞實驗,研究物質(zhì)深層的微觀結(jié)構(gòu),探索宇宙起源的奧秘 。
在月球上沒有大氣干擾和影響,有長長的黑夜和極低的溫度,在月球背面還沒有人造光源和電波的干擾,是進(jìn)行天文觀測的理想場所。
月球的重力只是地球重力的1/6,用小推力火箭可發(fā)射大質(zhì)量的航天器;還可利用月球上豐富的氧制造火箭燃料液氧。因此,在月球上可建設(shè)航天港,作為宇宙航行的中轉(zhuǎn)站。
在月面建立永久性的駐人基地,一旦地球因天災(zāi)人禍而毀滅,人類和人類文明可在月球上得到延續(xù)。
月球開發(fā)的這些設(shè)想,都是順勢而為的。對月球來說,還有一個最大的“勢”,那就是是否有水,或有多少水,一切月球開發(fā)的實在,都要順這個勢而為。
還有“宇宙運(yùn)動不息”、“天人合一”等哲理沒有說到,請在后面的故事中留意。