第二節 飛向太空的時刻(2 / 2)

飛往以光年計算距離的遙遠的天體,人類必須擁有接近於光速的宇宙飛船。隨著激光在航天器和飛船方麵應用研究的突破和不斷進展,宇宙飛船的速度逐步逐步地提高,將來終究會達到接近光速的速度,也許這就是未來的激光飛船或光子飛船。

近30多年來,空間技術發展很快,宇航員一批又一批地乘坐宇宙飛船,出出進進於宇宙空間,甚至在籌劃女宇航員到火星去訪問。這樣,伴隨而來的另一個問題擺在人們麵前:怎樣保障宇航員與“故鄉”——飛船與地球之間的可靠的通信聯係呢?

人們發現,電子通信技術並不十分可靠。1964年,美國把一艘“觀察飛船”送往火星,試圖測定火星大氣的組成和密度。可是,飛船進入火星大氣層以後,卻斷絕了與地球的聯係,因此沒有能夠得到有關火星大氣組成和密度的數據資料。

這是怎麼回事呢?

我們知道,當宇宙飛船返回地球時,由於飛船飛行速度非常快,飛船殼體與地球周圍稠密的大氣層摩擦而被急劇加熱,於是,飛船周圍的氣體被離子化,形成包圍飛船的高溫等離子區城。這個高溫等離子區域把飛船及飛船上的高頻無線電通信器件完全“裹住”,離子化氣體含有高密度的自由電子,具有導電性,因而成為無線電波的隔離層。無線電波或者被它反射,或者被它吸收,因此,無線電通信完全斷絕。

宇宙飛船與地麵聯係突然中斷了!在飛船返回經過大氣層這極重要的瞬間,宇航員急需得到地麵的指示和幫助,地麵也必須控製飛船返航和掌握可能突然產生的變化,然而,電子通信係統卻無可奈何!

這個問題太重要了!人類要實現飛往地球以外的星體——火星、金星、木星,必須解決飛船周圍形成等離子屏蔽層的問題,因為那些行星和地球一樣,都有它們自己的不同密度的大氣層。如果不研究出某種特殊辦法,當宇宙飛船遠離“故鄉”進入那些行星“管轄”的大氣層時,就無法和“故鄉”保持聯係了。

這樣,宇宙飛船及其他以超音速進入大氣層的飛行體的通信,便成了重要的研究課題。針對這一問題,科學家們研究出了種種解決方法,如采取對等離子層具有最優良透過性能的、最適當的頻率範圍,選取適宜穿過大氣層而隻形成薄薄的等離子層的飛行體外形等。我們都有這樣的經驗,頂風向前跑的時候,臉部和胸部受風吹最厲害;騎摩托車的人都要戴上頭盔來防風,伸在前邊的手也要戴上手套。飛船及其他飛行體與大氣的摩擦也是這樣,譬如說,為了使等離子層的厚度減小,要使飛行體的頭部形狀變尖,天線最好裝在遠離頭部之處;為了減小等離子層自由電子的濃度,往頭部附近的氣流中噴入一種能降低氣體溫度、使氣體的電子和離子重新結合的物質;為了在天線附近形成一個不受等離子區域影響的部分,利用水來冷卻飛行體表麵,等等。但是,這些方法,說起來容易,做起來卻很困難,而且多半要增加宇宙飛船的重量,也不能保證飛船進入大氣層時能夠與地麵進行穩定的通信聯係。

於是,人們就求助於“萬能的激光”。實踐表明,利用激光光束,在宇宙飛船飛行中進入大氣這一重要時刻,依然能夠保持飛船與地麵之間的通信。盡管還有一些難題要解決,但是,可以確信,激光是在宇宙飛船的整個飛行期間內保證飛船和“故鄉”之間穩定可靠的通信的最佳選擇。

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