修建起來不容易
由於裝備了許多太陽能電池,衛星發電站總重在10萬噸以上。在太空中,組裝這樣一個龐然大物,必須使用航天飛機和許多高技術。
在未來幾十年內,一旦衛星電站建成,必將開辟一個能源利用的新時代。在太空中,它們可以在耀眼的陽光下連續工作,為地球居民提供巨大的能源,但是對地球沒有任何損害和汙染。這也會給人們日常生活、交通、航空航天等領域帶來輝煌。
宇宙之大,無奇不有,在遙遠的太空中,還會有什麼呢?開發天上資源,似乎是不可設想的神話,但這正在成為可以觸及的現實。相信在將來,天上資源一定會為人類所利用。
妙妙果味派
1968年,美國工程師彼得?格拉塞爾提出了在空間建立衛星太陽能電站的大膽設想。一時輿論為之嘩然。有人嘲笑說,這是一個烏托邦的幻想。但沒過多久,波音公司公布了衛星太陽能電站的第一個設計。隨著空間技術的進步,人們開始關注這個計劃的現實性,和它對地球能源革命帶來的深遠意義。
186-187 太陽帆揚帆啟航
從遨遊太空成為現實的那一天起,人類通往宇宙的方式隻有一種——依靠火箭飛行。但是,要想遨遊太空的話,倘若燃料問題解決不掉,一切都是天方夜譚。不過,攬星摘月去旅行的夢想,也許真的能輕易實現了。
2005年6月,第一艘太陽帆飛船“宇宙一號”發射升空,這是現代航天技術獲得新突破的一大標誌,也是人類進行星際旅行的唯一希望。因為這種飛船不需火箭燃料,隻要有陽光存在的地方,就能不斷獲得動力加速飛行。
乘著光前進
太陽帆是一種不帶機械動力裝置的輕便航天器。它像帆船利用風的壓力前進一樣,利用太陽光和太陽風的壓力來加速飛行。
那麼,光有壓力嗎?回答是肯定的。從理論上來說,光是光子形成的,每個光子都有一定的動量。當光子撞在帆上被吸收時,按照動量守恒原理,帆就會獲得動量增量,這就是光的壓力。如光子被反射,壓力還會增加。
當然,光壓是非常小的。在地球上,一個絕對黑體,即光被完全吸收的物體,太陽光的壓強不到一百億分之一個大氣壓。但在太空真空中,太陽光壓仍能發揮作用。早在20世紀20年代,齊奧爾科夫斯基就提出了太陽帆的概念。
小推力,遠距離
“宇宙一號”由 八個帆片組成。每張帆片長15米,用三角形聚酯薄膜製成,厚度僅5微米,是普通塑料垃圾袋的1/4,但卻堅硬異常,其表麵塗滿了反射物質,光滑得像鏡子一樣。有趣的是,它的帆片就像直升機翼片一樣,可以通過調整,來改變飛行方向和速度。
在太空中,雖然光壓的推力非常小,僅為200多克,但由於沒有阻力,這種小小的推力,仍然能讓大型的太陽帆高速前進,速度每小時可達24千米。這個速度要比當今最快的航天器快4—6倍。也就是說,比第二宇宙速度快六倍,比第三宇宙速度快四倍。
八片花瓣依次開
讓人意想不到的是,“宇宙一號”的發射采用了兩項冷戰時的技術。其一,在俄羅斯一艘核潛艇上,一枚冷戰時期設計的SS-N-18潛對地洲際彈道導彈毅然改行,執行發射任務。其二,用送間諜衛星入軌道的技術,將它送至離地球800千米軌道上,遠離地球最後一絲大氣層的影響。
在發射時,“宇宙一號”處於折疊狀態,當它被送到離地球800千米處的軌道時,將按預設程序拋棄保護罩,折疊帆片會依次展開,形成一個巨大的圓形花瓣,直徑30米、麵積600平方米,相當於一個籃球場麵積的1.5倍。這些帆片會從不同方向反射太陽光,這樣,“宇宙一號”就能像帆船一樣迎風航行了。
實現星際移民
如果設計合理,從理論上說,太陽帆最高速度可達到光速的2%,如果真是如此,星際航行將成為可能。然而,用600平方米的太陽帆來推進星際航行器,開展星際飛行是遠遠不夠的,它需要安裝麵積達數十平方千米的太陽帆才行。
有了太陽帆,飛船的好處是什麼呢?它除了可以讓我們做輕鬆的星際旅行外,還可以讓我們有機會進行家族式移民,假如我們在地球待膩了的話。
不過,這種移民可要想想清楚。要抵達太陽係以外最近的星係——半人馬座阿爾法星係,最少需要43年,而把飛行速度的減慢、中途停靠等因素考慮進去,完成這項雄偉的星際移民計劃則要花上近百年的時間呢!
妙妙果味派
數字太陽帆
體重:50千克
構成:8片帆片,每個長15米,厚5微米
直徑:30米 麵積:600平方米 軌道高度:800米
耗資:400萬美元
特點:一個光子在一平方米帆片上產生的推力還不到一隻螞蟻的重量。到太空後,以每秒約一毫米的速度加速。
第一天結束時,速度增至160.9千米/小時;到第100天時,將達16090千米/小時。三年後,將以16萬千米的時速飛行,這一速度使它五年內到達太陽係最外層的冥王星。
如果帆麵直徑為300米,可把0.5噸的航天器在200多天內送到火星;如果直徑大到2000米,可使5噸的航天器飛出太陽係。
188-189 輪子超人大追蹤
ALMA,即阿塔卡馬大型毫米波天線陣,是一種大型射電望遠鏡。據說,它的精確度比哈勃天文望遠鏡還高出10倍。但是,ALMA對環境要求比較高,大氣透明度要好,不能潮濕,也不能人為幹擾。鑒於這些因素,它被安置在智利北部寸草不生的阿塔卡馬高原沙漠。那裏海拔有5000米,被認為是世界上最幹燥的地方,位置之佳僅次於外太空。
2012年,當ALMA建成後,將成為世界上最高的全天候地麵天文台。它由66個高靈敏天線組成,每個天線直徑可達12米,有115噸重。可是,在這麼高的海拔上,運送這些巨大的天線,再進行組裝,困難可想而知。
輪子巨人啥模樣
為運送這些大天線,工程師們專門設計了一種輪子超人,名叫ALMA天線運輸器。其實,它是一種巨型卡車,寬10米,長20米,高達6米,有兩層樓那麼高;個子大,勁兒更大,重量達到130噸,馬力相當於兩台一級方程式賽車的引擎。更讓人吃驚的是,它有28個輪子呢,和世界上最大的運輸機安-225的輪胎數一樣。
作為世界上第一台天文望遠鏡運輸器,輪子超人力氣大得驚人,它能背得動115噸重的天線,並放置在一個指定的混凝土平台上。而且,它的操作非常準確,天線實際安放的位置與計劃位置的誤差不超過一毫米,真夠厲害的。
布陣一顯身手
為了保證工作人員的安全,ALMA的建造工作將分兩步進行。首先,在海拔2900米以上的營地,把天線組裝起來。然後,輪子超人承擔運輸,負責把天線運到位於海拔5000米高度的天文台。
當運到目的地後,輪子超人會施展所有本事,把天線準確無誤地放置在平台上。66個大天線將全部排開,成為一個寬150米、長15千米的陣列。根據實際情況,它還負責調整每個天線的位置,使陣勢變大或變小。簡單地說,這個原理就像我們在擺弄一台照相機上的變焦透鏡,通過調節透鏡,可以排出遠近不同的照片。這樣一來,觀察效果就會大不一樣。一旦天線組裝完成,ALMA將成為世界上最大的、成像能力最好的射電望遠鏡陣列。
靈活的巨人
說起來容易,做起來難。對輪子超人來說,背著天線爬山不算什麼難事,頂多隻是一項技術活兒。但要返回大本營就不那麼容易了。想想看,從5000米高的山上開下來,操作係統特別是刹車不好的話,很可能就會發生危險。
為了保證運輸安全,在製造時,輪子超人上的所有配件,包括發動機、刹車、輪胎等都是特別設計的,並且都通過了極端環境的考驗。至於駕駛員呢,當然也考慮到了。由於高山缺氧的環境,在他們的靠背椅上連著一個供氧器,在開車的時候萬一他們感覺不舒服,很方便地就可以吸上幾口新鮮的氧氣。
當達到5000米海拔高度的時候,因為缺氧,兩台引擎的總馬力將減少一半。這時,如果是空載,速度將為20千米/小時;如果是負載,速度則為12千米/小時。讓人不可思議的是,輪子超人並不重,它動作靈活得很,可以像大卡車一樣順利倒進車庫,也可以像小轎車一樣從可移動車庫中輕鬆開出。我們期待ALMA快快建成,去探測更多的宇宙信息。
妙妙果味派
關於ALMA
ALMA是一個大型國際合作計劃,它由66個直徑12米的高精度天線組成,主要目標是觀測宇宙間的寒冷區域,這些區域在光學波段顯得很暗,但在電磁波中的毫米波段則相當明亮。在建成後,ALMA將取代VLT天文望遠鏡,成為研究宇宙最先進的儀器。借助它,天文學家可以研究宇宙大爆炸輻射殘餘,研究組成星體、行星係統、銀河及生命的分子氣體和塵埃等等。
190-191 揭秘未來太空港
乘火車得去火車站,坐飛機要到飛機場。可是,假如你想搭乘宇宙飛船或航天飛機去約見外星人,那該從哪裏出發呢?或許,在不久的將來,我們將從太空港起飛,奔向宇宙。
外形像個大馬桶
未來太空港當然不會在鬧市區,它位於美國新墨西哥州的沙漠地帶,總占地麵積9290平方米。從整體設計圖看,它的外形呈現一個巨大的水滴形狀,充滿了科幻色彩,讓人覺得這是外星人的基地。
有意思的是,這顆水滴的中部凹陷下去,乍看上去就像一個超大型的馬桶。不過,可不要小看了這個巨型馬桶。其中的候機大廳有數層樓高,還有一個飛行控製中心。此外,在太空港的機庫中,有完善的停放和維修設施。機庫也出奇地大,可以容納兩架運載機和五架載人飛船。
走廊是太空港與外界聯係的通道,長達數百米,由混凝土製成。當遊客們買到機票後,順著走廊進入候機大廳,並在那裏等候航班,和乘坐飛機一樣方便。而整個太空港的設計也不會產生任何不安的感覺。太空港將是未來人們進行太空旅遊的第一站。
乘著太空巴士,出發
時間一到,你就可以搭乘“太空船2號”上天了。作為一種舒適的太空巴士,“太空船2號”是一種新型載人航天器。它長18米,和一架小型商務飛機大小相當,尾部有火箭助推器,可以為飛船掙脫地球的引力提供動力;在翅膀的兩邊,設有兩個可移動的“鰭”,看上去漂亮極了!
“太空船2號”設計簡單,容易操控,著陸時也更安全。然而,它並不會自己飛上天。在實際發射中,它將被母船“白色騎士2號”帶上1.5萬米的高空,然後釋放出來,依靠自身的動力進入太空。
你眼前這個形狀怪異的飛機,就是“白色騎士2號”。這種噴氣式飛機身兼兩職,不僅能發射飛船,還能作為太空遊客的訓練機。它是一種連體飛船,擁有兩個並行機身、四個發動機,翼展約42米,與美軍的B-29轟炸機的翼展相當。
值得一提的是,“白色騎士2號”的整個機身是由重量極輕的神秘材料製成。據說,隻用幾名工人,就可以毫不費勁地抬著它走。那輕巧得就好像工人們抬的不是一架噴氣飛機,而是一架塑料製的飛機。神奇吧?
票價20萬美元
太空巴士內部真是寬敞,可以搭乘六名遊客和兩名機組成員。在距離地麵約1.5萬千米的高空,“太空船2號”與母船分離,然後,它以四倍聲音的速度向上攀升,穿越大氣層。看,進入茫茫太空了!
這時,你可以鬆開身上的安全帶,在艙內自由飄浮,體驗失重。不過你最好抓緊時間,來幾個後空翻,過一把輕功癮。如果不想動,你可以透過巴士的窗戶,欣賞美麗的太空景色。不要忘了用相機把你看到的美景記錄下來,留作紀念。兩個半小時後,巴士將重返大氣層,降落在太空港。
不過,這趟神奇的太空旅行票價不菲,一張機票20萬美元。如果你想去的話,最好提前訂票。這裏有個溫馨提示,你同時還必須繳納3000萬美元的保證金,用三天時間接受短時間訓練。看來,太空裏的“神仙”可不是好當的!
妙妙果味派
太空遊繽紛多彩
目前,太空旅遊主要是軌道飛行,目的地是國際空間站。交通工具主要是俄羅斯“聯盟”飛船和美國航天飛機。但是,這種旅遊的單價在2000萬美元以上。為此,國際上一些機構和企業將目光投向了各種便宜的“準太空旅遊”。它包括飛機的拋物線飛行、接近太空的高空飛行和亞軌道飛行,或者太空行走。