第22章
◆飛向冥王星
美國“新地平線”號探測器正在向冥王星飛去，它將經過約50億公裏的長途跋涉，9年後抵達太陽係最遙遠的行星附近。
“新地平線”號遠行目的何在項目科學家認為，這次探索如果獲得成功，有望澄清圍繞冥王星的爭議，更可以將人類對太陽係最後的“地平線”——柯伊伯帶的認識向前推進一大步。
在太陽係的行星家族中，冥王星算得上是一名“新”成員。它1930年才被美國天文學家湯博觀測到，是太陽係傳統意義上諸多大行星中最後被發現的一個。
正因為它的“新”，科學家對冥王星的研究一直停留在望遠鏡觀測的水平上。比起太陽係其他行星，人類對冥王星的研究可以說是最少的。迄今為止，天文學家對冥王星的看法可以用“小”、“冷”和“奇”這幾個字來歸納。
“小”是指冥王星的體積和質量都異常之小。不僅與其他太陽係行星不能相比，也小於地球的衛星月球。它的直徑隻有2300公裏左右，僅是月球的三分之二；質量約為地球的0．24％，也小於月球。
“冷”是指冥王星溫度極低。由於它位於太陽係中最邊遠的柯伊伯帶，難以接受太陽輻射，終年處於黑暗和寒冷之中。它的表麵都是甲烷冰，溫度約為零下230攝氏度左右，因此天文學家又將冥王星稱為“冰矮星”。
“奇”是指冥王星和太陽、和自己衛星的關係都比較奇特。冥王星圍繞太陽旋轉的軌道是最扁、最傾斜的，它離太陽會近到43億公裏，有時卻遠達72億公裏。它自己很小，卻擁有一顆相對較大、直徑超過1000公裏的衛星，以至於部分天文學家認為它倆是“雙行星係統”。
近年來，冥王星成為一個“是非不斷”的天體，它的“大行星”地位也受到挑戰。天文學家發現，冥王星所在的柯伊伯帶有更大的未知天體。美國加州理工學院的邁克爾·布朗去年宣布，他觀測到一顆明顯比冥王星大的天體，並建議要麼把這個新天體稱為太陽係“第十大行星”，要麼把冥王星的“大行星”稱號撤銷。
“新地平線”號項目首席科學家斯特恩認為，冥王星的地位是“無可比擬”的。他指出，隻有在冥王星被發現後，天文學家才首次認識到柯伊伯帶不僅孕育小行星和彗星，也存在較大的行星。從這個意義上說，冥王星堪稱“先驅者”。
冥王星所在的柯伊伯帶據認為與太陽係的曆史密切相關。天文學家認為，柯伊伯帶由太陽係誕生後的殘餘物質形成，極其寒冷的溫度使其中的物質較好地保存在原生態，冥王星上也可能如此。天文學家因此而對“新地平線”號寄予厚望。斯特恩說，“新地平線”號的發射是一個標誌，它將會把人類對冥王星的認識提高到一個新的階段。
◆飛出太陽係
從本質上來說，人類何時飛出太陽係不是個時間問題，而是人類科學技術發展的速度和水平問題。換向話說，人類現在的科學技術還不能滿足飛出太陽係的要求。
或許有人說，美國發射的先驅者10號和11號，旅行者1號和2號探測器不是已經飛出太陽係了嗎？嚴格地說，這4個探測器僅僅隻是越過太陽係最遠的行星——冥王星的軌道，並沒有真正飛出太陽係。即使在遙遠的將來能飛出太陽係，那也隻具有象征性的意義，而不具備必然的現實意義。它們的能源已經耗盡，人們已完全失去與它們的聯係。斷了線的風箏又有什麼意義呢？
人類目前掌握的宇宙知識對宇宙航行來說是遠遠不足的。例如，是什麼規律支配著宇宙的產生和演變？大爆炸理論真的可靠嗎？宇宙中到底有沒有暗物質？它們分布在哪裏？宇宙是繼續膨脹還是將轉而收縮？恒星和行星是怎樣形成和演化的？恒星的能量從內層穿過外層流到行星際空間的機理細節如何？星係、中子星、黑洞和類星體是怎樣形成的？它們對宇宙航行有什麼影響？宇宙中有反物質嗎？它們分布在何處？宇宙中有別的智慧生物嗎？他們的宇宙觀如何？如此等等，麵對這些科學家們還在探索著，爭論著。
還有，人類目前對宇宙中生物的起源、進化的環境條件是什麼還不甚了解，重力對物理、化學和生物過程有什麼樣的重要作用，生物，特別是像人類這樣的智慧生物活動，對行星到底有什麼樣的影響也沒有徹底搞清楚。在飛出太陽係以前，展對空間人體生理學、空間物理學、空間化學、空間生物學、天文學和天體物理學等，的了解還應有更深的了解。
目前，人類掌握的航天技術也還遠遠不能適應飛出太陽係的需要。例如，鑒於宇宙尺度的寬廣，即便飛船的速度可以達到光速，但到離太陽最近的恒星——比鄰星飛一個來回，仍需要近10年的時間，在銀河係轉一圈需要幾十萬年，要飛出銀河係，到達最近的仙女座星係，則需要230多萬年，而要在宇宙中周遊，所需要的時間便以百億所計算了。目前，人們寄希望於愛因斯坦相對論的速度效應，即宇宙飛船高速飛行時，時間會膨脹，距離會縮短，越接近光速，速度效應越顯著，到無限接近光速時，時間幾乎停滯，尺寸幾近於零。
再如，人在太空飛行，1個人每天需要空氣、水和食物的總量為22千克，1年約8噸。那麼多人長期太空飛行所需的食物從何而來？人們寄希望於密閉生態係統，但是，美國生物圈2號的試驗失敗了。除食物外，在宇宙航行中還需要許多工業產品。因此，航宇活動必須有成熟的人造生物圈技術，以解決人的生存條件和生活供應問題；必須有發達的太空工業，以提供各種用品。
為了保證人口質量和文化的穩定發展，長期宇宙航行需要千萬個家庭同行。在千百年的航行過程中，人口可能增加到幾億、十幾億之眾，一艘飛船運載的是一個龐大的城市。如此巨大的飛船如何建造？用什麼能源去加速？因此，航宇活動需要有極大完善的宇宙飛船的結構、製造、發送、軌道裝配和駕駛技術，空間能源技術，空間運輸技術，空間推進技術，人造重力技術等等做技術後盾。
由此可見，在今後幾十年的時間內，還是以開展航天活動為主，如建立永久性載人空間站，發展廉價的天地往返運輸係統和宇宙飛船的高能動力係統，建立永久性月球基地，開發月球資源，生產火箭推進劑，建立月球中轉站，考察火星，建立火星基地和地球—火星之間的分階段運輸係統，以及相應的航天港等。
與此同時，應在許多科學研究上取得突破。如查明地球氣象與太陽活動的關係，可準確預報30天以上的氣象和30天以內的地震、太陽耀斑活動；準確查明地球輻射帶的範圍和特性；在空間站上實驗建立自給自足的密閉生態係統；有效地防治失重環境中的骨質疏鬆等病變；在太空批量生產各種需要的工業產品；在月球和火星上切實解決水的問題；證實冥王星上甲烷火山的存在；揭開火星生命之謎；確認木衛二和天王星等處液態水中是否存在低級生命或有機物質；在彗星冰塊中尋找超新星碎片，尋找太陽係外行星；探尋活動星係中心的高能能源；檢測引力波；尋找黑洞、暗物質和反物質等。
◆超快診斷
很多自然現象的過程是相當迅速的，快得令人難以置信，如食鹽在水中的溶解、化學反應；植物的光合作用、核反應等。為了認識這些現象，揭示其內在規律，就必須抓住變化過程中的一些“美麗的瞬間”。
現在，基於光電子技術的超快診斷技術已經能夠把這一點做到近乎極致的地步。
目前，針對不同的研究對象，時間分辨率可以從納秒量級（10的負9次方）直到飛秒量級（10的負15次方），阿秒量級（10的負18次方）的激光脈衝產生技術和測量技術正在發展中。
為了研究跳高運動員的跨躍過程，必須使用高速攝影機拍下一組鏡頭；為了研究像化學反應或原子核反應那樣的過程，就必須使用速度更高的設備。目前科學家已研究出了若幹不同類型的相機，有的在時間上達到很高的分辨率，有的在空間上達到很高的分辨率。
譬如，一種被稱為分幅相機的超快診斷工具可以像拍電影一樣拍攝對象，但它的拍攝頻率要遠遠高於每秒25幀，達到了每秒10的7次方甚至11次方的量級！
換句話說，1秒鍾之內拍攝的照片可以讓全中國每人手裏拿3張，而且所有的照片全不一樣！
◆光電子領跑21世紀
像納米技術一樣，光電子技術也是一種擁有無限魔力的技術。
把光子作為信息載體，是20世紀的一個劃時代的創新；而用光纖通訊代替電纜和微波通訊，則使得信息傳輸發生了本質性的變革。早期的光學主要研究物質的宏觀光學特征，如光的反射、衍射、成像等。隨著60年代初激光的出現，人們開始著重於探索光的微觀機製，如光子與物質的相互作用，光子的產生、傳播等。光學向光子學的開拓，猶如電學向電子學的開拓，其意義十分深遠。光子的速度比電子的速度快得多，光的頻率比無線電的頻率高得多，因此從電子發展到光子，是信息技術的重大突破。目前，在信息技術的各個環節，基本上是由光子和電子共同參與完成的。這便是所謂的光電子技術。而21世紀將更加注意光子的作用。
當12億人同時抓起電話，不用說，絕大多數人聽到的隻能是嘟嘟嘟的占線聲，但是科學家卻認為，在不遠的將來，隻需三根細小的“纖維”就能夠輕而易舉地解決這一超級堵塞難題。
在中國工程院2001年舉辦的第五場科技論壇上，來自武漢郵電科學研究院的毛謙院士說，在國外，容量達16太比特的光通訊係統已經可以在實驗水平上實現。16太比特意味著什麼呢？它意味著一根光纖就可以滿足2億對人同時講話！
盡管許多人對光電子這個詞還感到相當陌生，但這一技術已經改變了我們人類生活的許多方麵。專家認為，光子技術是對電子技術的突破性發展，展望21世紀，光電子技術必將與微電子技術一起，共同支撐起信息社會的摩天大廈。
西方發達國家普遍將光電子作為必須爭奪的未來高技術的製高點來對待。美國把微電子學和光電子學一同列為國家關鍵技術。90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰能夠在光電子產業方麵取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中獨占鼇頭。
軍事專家對這一技術更是情有獨鍾，他們認為，光電子技術是高技術戰爭的關鍵技術。在朝鮮戰爭中害怕夜戰的美軍（“月亮是中國人的！”），到了海灣戰爭卻變得長於夜戰（“我們贏得了夜晚！”），便是一個典型例子。
像納米技術一樣，光電子技術也是一種具有無限魔力的技術，可以帶來許多超乎想象的發明。而且與納米技術相比，已經有幾十年發展曆史的光電子技術離我們要近許多。
光通訊，正在以超摩爾定律的速度發展。
在微電子技術中，有一條著名的摩爾定律，即集成電路的集成度每18個月翻一番。但目前光通訊正在以超摩爾定律的速度發展，光纖容量及光電器件的性能每9個月就會翻一番。
我國古代的烽火報警可以看成是光通訊的一種最為古老的形式，現代的光通訊則是讓光在一種名為光導纖維（簡稱光纖）的介質中傳播。這一傳播方式比使用金屬導線具有無可比擬的優越性。目前世界上80％以上的信息是通過光纖傳送的。