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去金星探險

2015-08-13 04:12:07
少年科學 2015年7期

天然的“焚化爐”

與地球相比,金星是一顆比煉獄還可怕的行星,就像是天然的“焚化爐”。假如有航天員不幸降落到金星表面,而且沒有采取防護手段,那么他會在幾秒鐘內極其痛苦地死去:他可能被毒氣熏死,然后被壓扁,之后被烤熟甚至化為灰燼。

金星和火星都是地球的鄰居,但金星的環境要比火星惡劣得多,人類發射的探測器都很難抵達那里,更不用說載人探測了。所以,我們對火星的關注程度要比金星大得多。

可怕的金星

◇大氣壓約為地球的90倍(相當于地球900米深海中的壓力)。

◇97%以上的大氣成分是二氧化碳。

◇表面溫度高達500℃。

◇到處布滿了噴發熾熱巖漿和毒氣的火山,時常降落具有腐蝕性的酸性暴雨。

“包裹著”的飛艇

盡管大多數人并不看好金星探測,但是美國國家航空航天局的研究人員杰弗里·蘭迪斯、克里斯·瓊斯等卻認為,金星探測大有可為,在火星探測的熱潮之后將很快出現金星探測的熱潮。

目前,他們正在設計飛往金星的飛艇。設想中的這款金星飛艇靠太陽能提供動力,長129米,高34米,飛艇凈重26噸,可承載70噸重的飛行艙。每艘飛艇可乘坐2人。

從地球起飛時,飛艇被嚴嚴實實地“包裹”在一個具有金屬外殼的航天器內,以防穿越地球和金星大氣層的巨大熱量把飛艇的氣囊燒毀。當飛到金星上空時,航天器以7200米/秒的速度進入金星大氣層,7分鐘后減速到450米/秒,然后放出降落傘進一步減速。之后,航天器的氣動外殼自動脫落,“包裹”在航天器內的飛艇自動展開。

此時,飛艇的氣囊尚未充氣,像是一個癟癟的氣球。飛行艙內儲存的8噸壓縮氦氣慢慢充入氣囊中,同時以100米/秒的速度繼續下落。飛艇漸漸變大,直至完全充滿氣,最后翱翔于金星上空。

懸浮太空城

蘭迪斯等人還提出了一個驚人的設想:未來人類完全可以用氦氣球在金星上空5萬米處的高空中打造懸浮太空城(或稱金星空間站)。這些氦氣球的漂浮原理是和飛艇一樣的,只不過飛艇可以隨意移動,而氦氣球像城市那樣固定在某個位置。

蘭迪斯發狂了嗎?居然讓人們去煉獄般的星球居住和觀光?

不,蘭迪斯沒有發狂!因為根據太空望遠鏡的觀測和他的計算,金星高溫高壓的大氣環境反倒有利于對它進行高空探測。在地球上氣溫和氣壓都隨著高度升高而降低,5萬米高空中空氣稀薄、溫度極低;在金星上同樣也是氣壓和溫度隨著高度升高而降低,只不過到5萬米高空的氣溫、氣壓和重力都降到與地球表面非常相似。瓊斯指出,金星大氣上層可能是地外最接近地球的環境。

懸浮太空城是什么樣的

一個巨大的氦氣球表面積可達幾十萬平方米,氦氣球的下方是吊艙,面積也可達幾千甚至數萬平方米,一個家庭或者數個家庭就生活在這個“豪華”的吊艙中。

若干個氦氣球組合成一個太空城,每個太空城規模可以自由控制,其中居住著成千上萬名金星移民。由于金星高空和地球表面的環境類似,人們在金星太空城中基本上可以像在地球上一樣自由活動,既不會失重飄浮,也不需穿戴笨重的太空增壓服,太空城內也不需要開啟空調和增壓設備。

金星太空城居民的出行工具是飛艇,每座太空城都配有若干艘飛艇。氦氣球的吊艙可以和飛艇的飛行艙無縫接合,人們可以從吊艙直接步入飛行艙中,然后駕駛飛艇去“城里”別人家串門,或是駕駛飛艇遠行觀光。

太空城的氦氣球通過高強度纜線“拋錨”固定在金星的某個位置上空,原理就如同船只在大海上拋錨固定一樣。當人們在某個地方住膩了,想換個環境時,就可以“起錨”收起纜線,然后在自身動力和飛艇的推動下,前往另一座太空城。

自給自足

對于未來的金星探險者來說,金星上空濃密的二氧化碳氣體是一筆寶貴的財富,因為二氧化碳是植物光合作用所必需的氣體。未來的金星太空城將抽取金星大氣層中的二氧化碳,源源不斷地輸送到太空城中每個吊艙的植物溫室中。這不但可以讓太空城居民收獲到新鮮的食材,還可以通過植物的光合作用產生大量的氧氣。太空城中大約平均20平方米的植物就能源源不斷地提供一個人所需的氧氣。這樣一來,金星太空城的每個吊艙都能形成一個自給自足的生態圈。

太空城內的能源更是不成問題了,太陽能、風能取之不盡。由于離太陽比較近,所以在金星上,太陽比地球上看到的大1.5倍。正因如此,金星上的陽光十分強烈,太陽能資源也比地球上更加豐富。氦氣球表面密布太陽能電池板,可以為太空城居民提供充足的電能,其發電效率是地球上的兩倍多。不過,金星大氣酸性很強,不僅有大量的二氧化碳,還有硫酸等強酸,因此那里的太陽能電池板對防腐蝕的要求很高。金星的大氣中含有氫氣,利用電能抽取和分離其中的氫氣,不但可以用作燃料,燃燒后生成的水還可以供人和植物的日常所需。此外,金星的天空中經常刮著速度達400千米/時的狂風,風力發電機在這里也有了用武之地。

移民之路

由于金星上空擁有植物所需的二氧化碳,能源也十分充足,科學家認為未來移民金星將成為一股時尚的潮流,將會有數以萬計的人去金星上空工作和生活。參與“金星計劃”的科學家戴爾·阿尼說:“如果人類未來真的需要移民外星,火星是第一備選地,而金星將是第二備選地。”移民金星不會是一蹴而就的,而是需要分幾個階段來實施,一個階段成功了,下一個階段才可以進行下去,所以困難也是很大的。

按照美國航天專家的設想,2030年左右,開發出金星飛艇和相應的運載飛船,接著發射一個機器人進入金星大氣層探路。然后開始載人探測任務,最初是30天的繞金星軌道載人任務,接著是30天的大氣層停留任務,隨后的任務會有一對乘員在大氣層中停留一年,最終才會出現由巨大氦氣球組合而成的金星太空城。從機器人探索金星大氣層到人類移民金星,至少需要50年以上的時間。到了那時,或許我們就可以乘坐飛艇去金星觀光了。科學家甚至認為,隨著科學技術的飛速發展,在不太久遠的將來人們就能登陸煉獄般的金星表面,欣賞金星奇景。

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