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人类对太空的探索(人类在”第三太空时代“该如何去探索宇宙)

方舟,宇宙,太空人类对太空的探索(人类在”第三太空时代“该如何去探索宇宙)

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

第三太空时代的宇宙方舟

在第三太空时代,人类畅游星际空间或移居其他星球将不再是不可能的事情。

1957年10月4日,俄罗斯发射的第一颗人造地球卫星标志着第一太空时代的到来,

这一时代随着航天飞机在2010年完成最后一次飞行而宣告结束。第二太空时代始于2004年12月,美国国家航空和航天局公布了“征服宇宙计划:第二太空时代行动方案与第三太空时代宇宙方舟计划”。第二太空时代行动方案是美国人似乎有可能在近几十年内年再次在月球上进行太空行走,并且有可能于若干年后首次在火星上登陆行走。如果一切进展顺利的话,人类将于2060年开启第三太空时代,届时,人类畅游太阳系星际空间或移居其他星球将成为可能。


在第三太空时代,人类为了向其他星球旅游与移民,必须建造一艘宇宙方舟——这是可供许多代地球人繁衍生息的宇宙飞船,它能提供与地球家乡相似的生活环境。宇宙方舟航行的目的地,是宇宙望远镜所能发现的、与地球相类似的某个星球。

美国宇航局的征服宇宙计划听起来有点像科学幻想,但是美国宇航局正在认真研究宇宙方舟必备的各种奥秘,并把钱花在可实现的项目上。

航行传动

宇宙航行本身所需的时间就是一个巨大的问题。用普通燃料飞抵距离地球最近的星座——人马座要花几万年的时间,而它离我们只有4个光年的距离。假如使用离子或光子传动,则宇宙飞船的飞行速度可达到60%的光速,那么飞行时间就可缩短到15年。

目前,有许多人致力于新型传动问题的研究,这方面的主意也已不少, 从超大型手电筒的光束作为传动燃料(光子传动),到物质和反物质的融合,再到充满幻想色彩的打破空间——时间结构(更确切地说,应为曲面传动)等等,各式各样,无奇不有。


一种不需要使用动力燃料的传动装置就是太阳翼。

在太阳发出的光粒子的压力下,太阳翼产生运动,即使是质量较大的东西,也可以此方式运送到木星的运行轨道。 而采用离子传动时,可使用某种气体,如惰性气体氙,它与电子接触发生爆炸而离子化,也就是产生电荷。磁场或有静电载荷的金属栅将载荷粒子引入一个方向,并 将它们加速到10万km/h,等离子传动使用所有元素中最轻的元素——氢。在一个动力燃料室中,氢气被离子化,并通过无线电波被加热,然后通过超导磁体而集束射出。


采用喷气传动时,宇宙飞船可装一个巨大的“吸尘器”,把星际空间中的氢气汇集起来,将其离子化后,以热气体方式喷射出去。若用热核传动,通过有目标性的核聚变产生能量的话,最合适的原料是氢及其变种——重氢,以及稀有元素——氦的同位素He-3。专家们希望木星的大气层中有大量的He-3。

自21世纪以来,美国宇航局格林研究中心米利斯所领导的小组一直在认真地从事非常规传动方式的研究,利用物质和反物质融合所产生的能量也属于此研究范围,这种融合的效率几乎可达100%,但迄今为止,我们仍不知道如何大规模制造和保存反物质。

曲面传动出自科幻文学,宇宙飞船前端的空间应缩短,而飞船后端的空间应延长,这样在一定程度上可用超光速将飞船吸入到缩短了的空间中。也许存在着天然的空间——时间通道穿过宇宙,在这里可以达到超高速。物理学家约翰维勒认为,也许“蠕虫孔”是进入空间——时间通道的入口。

而反引力传动目前还是一种空想。俄国人奥杰尼波特雷诺夫说,几年前,他借助一个超导磁体产生了反引力,但至今他再也没有能够重复作出这一试验结果。还有 一种理论认为,可以对由上往下压的引力粒子实行屏蔽而使引力消失,但这一假设还没有被实验所证实。前往火星的旅行估计用普通的化学燃料就足够了,而到其他 星球的飞行则需考虑使用别的新燃料。

但是从目前来看,最有希望考虑的是离子传动与核反应器相结合的方式。其中,通过核裂变释放出的热使气体离子化,然后借助高电压使离子加速。

人体失重

前往其他星球的飞行,最有把握的是从空间站上出发,但在宇宙飞行途中会出现人体失重所引发的一系列复杂问题:骨头变脆、肌肉无力、心脏萎缩等。

有一个简单 的办法可起到防止退化的作用,这一办法在地球上或由于其他原因而引起身体退化时也可使用,即竞技状态训练,只需每天在跑步器上练习2小时就足够了。但如果长 期坚持,就会感到这种训练枯燥乏味。为此,美国宇航局的研究人员想出了一种花招,把精神死亡式的训练变化为一项冒险活动,其核心就是人造真实感。克里夫兰医疗基金会的苏珊?德安利亚医生和格林研究中心的简?霍洛维茨医生发明了一种双跑道的VR跑步仪,两条跑步皮带使用不同的传动方式,使宇航人有跑弯道、登山丘、跨越障碍等感觉。戴上一副特殊的眼镜,就会有相当美妙的感觉,因为它用数码方式虚拟出了地球环境。这种仪器能达到强化训练的目的,因此可以缩短训练时间,甚至还会使人感到乐趣。


最近,科学家们已放弃了让飞船绕自身轴心旋转来产生人为重力的打算。避免人体退化的另一个建议简单得让人不可思议,那是克里夫兰医疗基金会的UIF克诺特 与格林生物医学工程财团共同提出的:用超声波把用于行走的最重要的骨头结构作轻微的破坏,但这种破坏宇航人是不会感觉到的,这就会促使骨头经常发生新的增 长。

新鲜食品

对于长期在宇宙中载人飞行,特别是对于将来在外星上的长期居住,需要解决新鲜食品的生物再生技术,以减少食品的携带量和补给量。目前,美、俄两国正在加紧 研究食品的生物再生技术。美国国家航天局埃姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“色拉机”,它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜蔬菜。俄罗斯也曾在空间站上进行种植洋葱、黄瓜、小萝卜等试验,以供航天员食用。

同时,美、俄两国也在加紧研究在空间站种植小麦、花生、大豆等粮食作物,以实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。最新的设想是随飞船带去动力房,用于供应新鲜蔬菜,而对植物进行授粉最好是依靠熊蜂。荷兰希尔瓦伦贝克昆虫授粉和蜜蜂习性研究所的生物学家简?艾金德对温室中熊蜂的习性进行了研 究,结果发现,它们的寿命虽然没有蜜蜂的长,但却易于饲养。

无限寂寞

还有一个问题用最好的技术也不能解决,那就是飞船中的乘客如何克服长年的寂寞?

整个银河系有10万光年那么长,如何才能度过这漫长的旅程而又不被寂寞折磨死?除了要克服宇宙的无限大以外,还要克服时间的无限长,为此,美国宇航局的专家们设想了好多方案,归纳起来主要有以下两个方案:


第一个方案是“重新诞生法则”。即是将宇宙飞船中的全部乘员予以冷冻,让他们在“熟睡”中度过漫长的旅程。在旅行结束,或有危险出现,或有一个有趣的研究 目标出现时,由中央计算机将他们唤醒。这一方案的优点是,从主观上看,旅行时间很短:但缺点是,万一解冻苏醒工作失败,或者宇宙飞船在航行期间变得不适宜于人居住了,那将如何呢?尽管有这种顾虑,但从技术上说,许多科学家仍认为,从冷冻中让人“重新诞生”,是完全有可能的。

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