美國(guó)科學(xué)家李米克是研究太陽(yáng)帆面材料的專家，他反復(fù)試驗(yàn)過各種材料，希望制造出的材料，不僅薄如蟬翼而且還可以耐受高強(qiáng)的輻射環(huán)境。實(shí)驗(yàn)很成功，李米克的材料經(jīng)受住了高強(qiáng)度的輻射照射，因此他認(rèn)為這種材料不僅可以用來制造太陽(yáng)帆，而且還屬于科學(xué)家設(shè)想階段的激光帆也可以使用。

人們還設(shè)想，依照太陽(yáng)帆的相同原理，如果到更遙遠(yuǎn)的遠(yuǎn)離太陽(yáng)的地方，激光帆開始發(fā)揮作用，它在地球附近軌道上展開，攜帶著探索新世界的機(jī)器人。當(dāng)激光陣排列好之后，巨大的光亮照射在激光帆上，推動(dòng)它不斷加速，飛速前進(jìn)，直至到達(dá)另外一個(gè)我們還無(wú)法了解的星系。

人們開始滿懷期待。李曉航認(rèn)為，人類的宇航事業(yè)，是站在劃時(shí)代變革剛起步的階段，類似于在歐洲它的地理大發(fā)現(xiàn)之前那一段時(shí)間。最初人類航海就是在海邊劃劃船，很像宇宙飛船，在地球上繞幾圈最遠(yuǎn)到達(dá)月球。隨著航海技術(shù)的發(fā)展，就要產(chǎn)生大規(guī)模的探險(xiǎn)，到更遠(yuǎn)的海域更遠(yuǎn)的島嶼甚至到遙遠(yuǎn)的新大陸，去發(fā)現(xiàn)去探索這些未知的海洋。徐世杰認(rèn)為，21世紀(jì)載人航天會(huì)有很大的發(fā)展，按照現(xiàn)有的一些計(jì)劃，我們樂觀地估計(jì)在2030年左右，將實(shí)現(xiàn)人類登上火星，美國(guó)和歐洲都有這樣龐大的計(jì)劃，我個(gè)人預(yù)計(jì)如果是2030年這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的話，那么2050年左右，人類就有可能到達(dá)我們感興趣的木星的衛(wèi)星比如木衛(wèi)四，或者木星其他的一些衛(wèi)星。戚發(fā)軔認(rèn)為，雖然我們做了很多工作，宇宙這么大，我們知道得還是很少。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來說人類認(rèn)識(shí)宇宙的工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期的效果，要花很大的力量，因?yàn)槿藗冇幸粋�(gè)共同的認(rèn)識(shí)，就是空間蘊(yùn)藏著豐富的資源，需要人類去開發(fā)去利用。

近百年前有一場(chǎng)航空比賽，誰(shuí)能駕駛飛機(jī)橫越大西洋，誰(shuí)就可以獲得25000美元的巨獎(jiǎng)———奧特洛獎(jiǎng)。大西洋對(duì)于那時(shí)的飛機(jī)來說還是非常遼闊難以逾越的。1927年5月，美國(guó)飛行員林白單人成功地從紐約跨越大西洋飛抵巴黎，一舉獲得了奧特洛獎(jiǎng)，一時(shí)間轟動(dòng)世界。當(dāng)林白到達(dá)巴黎的時(shí)候，10萬(wàn)市民到機(jī)場(chǎng)迎接，“孤膽英雄”林白喚起了公眾對(duì)航空的極大熱忱。21世紀(jì)初也有一場(chǎng)引人關(guān)注的比賽，名叫“X大獎(jiǎng)”，世界各國(guó)的航天器愛好者組成了20多個(gè)團(tuán)隊(duì)參與競(jìng)賽，他們以新穎的航天器挑戰(zhàn)太空，最終“宇宙飛船一號(hào)”勝出，引起社會(huì)轟動(dòng)。

下一代航天運(yùn)載工具是大炮?

如果今天有人說下一代航天運(yùn)載工具是大炮的話，一定會(huì)令人捧腹大笑。然而的確有科學(xué)家在慎重地研究此事。最早的設(shè)計(jì)者是一位名叫杰拉爾德·布爾的火炮設(shè)計(jì)專家，他一生的雄心就是要證明以很少的花費(fèi)、用一門巨型火炮來發(fā)射衛(wèi)星是可能的。

在伊拉克的資助下，他開始制造最大的火炮，重量高達(dá)2100噸，炮管足有150米長(zhǎng)，相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)長(zhǎng)度的一倍半，這種火炮的威力非常巨大，據(jù)估計(jì)可以把2噸的火箭彈送入太空軌道。伊拉克人給這個(gè)項(xiàng)目取了一個(gè)代號(hào)叫做“巴比倫計(jì)劃”，他們把火炮分解成若干部分，分別在英國(guó)、西班牙、荷蘭和瑞典的工廠里制造。

布爾博士設(shè)計(jì)制造了一門小火炮，綽號(hào)“巴比倫幼兒”，這是他為龐大的巴比倫計(jì)劃制作的一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。為了�?zhēng)取伊拉克人繼續(xù)資助巴比倫計(jì)劃，布爾博士答應(yīng)支持伊拉克人的其他武器項(xiàng)目，冒險(xiǎn)的舉動(dòng)使他走上了不歸路，1990年3月22日，布爾在比利時(shí)被謀殺，兇手至今不明。

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，聯(lián)合國(guó)武器核查人員奔赴伊拉克大規(guī)模殺傷性武器現(xiàn)場(chǎng)，搗毀了一批生化武器工廠，當(dāng)他們到達(dá)超級(jí)火炮藏匿地點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)“巴比倫幼兒”還完整地放在那里。它寂寞地展示著大炮設(shè)計(jì)者的雄心。后來，“巴比倫計(jì)劃”的炮管組件也被發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合國(guó)核查小組以“大規(guī)模殺傷性武器”項(xiàng)目銷毀了它們。人們永遠(yuǎn)也看不到布爾輝煌的大炮了，然而布爾真正的悲哀是他癡迷的火炮技術(shù)已經(jīng)過時(shí)了———在美國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，人們制造出了一種使用氣體推動(dòng)的大炮，它可以利用壓縮氣體發(fā)射一顆5公斤重的射彈，時(shí)速高達(dá)10000多公里，它已經(jīng)達(dá)到了從地面發(fā)射物品建設(shè)空間站的能力。

有人大膽設(shè)想，可以把各種超級(jí)大炮建到月球上，利用那里幾乎沒有空氣阻力的環(huán)境開創(chuàng)一種非常廉價(jià)的發(fā)射方式來建設(shè)太空家園。

要建造一座通向太空的電梯

造出可以實(shí)際應(yīng)用的超級(jí)大炮并不太難，但它既不是實(shí)現(xiàn)廉價(jià)發(fā)射的惟一方案，也遠(yuǎn)不是最便宜的。美國(guó)媒體報(bào)道稱，一家名為“西雅圖高電梯系統(tǒng)”的公司表示要建造一座通向太空的電梯。

太空電梯可以大大節(jié)省天地間運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>

太空電梯在設(shè)計(jì)上和一般大樓里的電梯并沒什么兩樣，只是它要達(dá)到的高度是驚人的———距地面3.6萬(wàn)公里。

要建立能在太空中上下的電梯，纜繩是最為關(guān)鍵的部分，因?yàn)樗�既要承受超�?qiáng)的拉力，還要輕巧。公司初步考慮太空電梯將用時(shí)下最流行的納米材料制成。一種叫碳納米管的材料已經(jīng)被選中。

徐世杰認(rèn)為，設(shè)想看起來很新穎，但是技術(shù)難度很大。計(jì)劃在15年左右建成，耗資100億美元，但我個(gè)人認(rèn)為15年恐怕建不成，因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)問題并沒有解決，比如雷電空氣、高空大氣層的擾動(dòng)，包括雷雨、磁場(chǎng)的影響，到太空后還有一些其他的引力。另外你傳上零部件的時(shí)候，這個(gè)繩子肯定要受到拉力，有可能這個(gè)拉力大一點(diǎn)的話，就能把天上的衛(wèi)星拉離軌道。

計(jì)劃建造太空電梯的工程師卻對(duì)此并不在意，他們認(rèn)為建設(shè)太空電梯有著充分的理論依據(jù)。美國(guó)科學(xué)研究院布拉德利·愛德華認(rèn)為，電梯上面的一端在太空中與地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)，下面的一端受地球重力作用，整個(gè)電梯與地球保持相對(duì)靜止。李小航解釋說，因?yàn)橥�步�?/p>

道的特點(diǎn)，就是從地球上特別是從赤道上看，這個(gè)衛(wèi)星是固定在地球上方，就像懸掛在天花板上的一盞燈一樣是不動(dòng)的，從上面拉一根繩子下來，原則上人就可以順著這個(gè)繩子上去。

太空電梯的設(shè)想雖好，但也有一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題：由于現(xiàn)代化的導(dǎo)航、通訊、廣播都離不開同步軌道衛(wèi)星，所以只此一條的同步軌道位置資源日益稀少，而未來太空電梯技術(shù)成熟后，則很可能更會(huì)加劇這種資源的緊張。合理規(guī)劃同步軌道資源勢(shì)在必行。然而對(duì)于未來太空遠(yuǎn)征來說，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)同樣也有一條像同步軌道這樣寶貴的軌道資源，還沒有引起足夠的重視。

北京航空航天大學(xué)的研究人員正在深入研究一種名為空間高速公路的軌道系統(tǒng)，這種軌道系統(tǒng)存在于星體的引力場(chǎng)之間，比如太陽(yáng)和行星之間，行星和衛(wèi)星之間。通過計(jì)算科學(xué)家們已經(jīng)描繪出了這些系統(tǒng)中的引力平衡點(diǎn)，它們?cè)诳臻g中仿佛像一條條管道，而且這些管道還有接口可以彼此連通。

太陽(yáng)風(fēng)把太陽(yáng)帆船發(fā)射上天

太空還有一種非常寶貴的資源，那就是太陽(yáng)風(fēng)。

宇宙中存在著各種各樣的射線，特別是太陽(yáng)，它有很強(qiáng)的輻射，每時(shí)每刻都會(huì)噴發(fā)出各種粒子，人們形象的把它稱為“太陽(yáng)風(fēng)”。

在上個(gè)世紀(jì)中期就有人設(shè)想，像海風(fēng)鼓動(dòng)帆船一樣，是不是可以利用太陽(yáng)風(fēng)來帶動(dòng)某種太空帆船前進(jìn)呢？如今幻想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，2004年11月，美國(guó)行星協(xié)會(huì)宣布將于2005年3月把一艘名為“宇宙一號(hào)”的太陽(yáng)帆船發(fā)射上天。徐世杰介紹說，嚴(yán)格來說太陽(yáng)帆不是說像船帆那樣的帆，它的形狀千奇百怪，有的像一把雨傘，有的也像船帆那樣，但是都有一個(gè)弧度那樣的東西，還有風(fēng)車那樣的形狀。

太陽(yáng)帆最大的好處就是它不需要帶燃料，而且雖然太陽(yáng)風(fēng)給它的加速度并不快，但由于可以一點(diǎn)點(diǎn)不斷加速，所以有人計(jì)算只需10年太陽(yáng)帆即可以飛出太陽(yáng)系。然而制造太陽(yáng)帆最大的難關(guān)是帆面的材料，因?yàn)樘��?yáng)風(fēng)是很微小的粒子組成的，實(shí)際上很微弱，和地球上的風(fēng)無(wú)法相比，所以太陽(yáng)帆必須要很大的面積才能產(chǎn)生足夠的動(dòng)力，但是又不能太重，否則用這一點(diǎn)點(diǎn)動(dòng)力根本就不可能達(dá)到很高的速度，應(yīng)用的太陽(yáng)帆每平方米只有10克重，而科學(xué)家還在朝著更輕巧、反射率更高的方向不斷研發(fā)。

研究者認(rèn)為：那完全可能，心靈感應(yīng)畢竟差不多算不上科幻了，因?yàn)榭磻?zhàn)斗機(jī)飛行員已經(jīng)可以用目視來瞄準(zhǔn)了，完全癱瘓的人可以用思維來移動(dòng)殊鼠標(biāo)來操縱機(jī)器，用心靈感應(yīng)這個(gè)名詞不太適合，它實(shí)際上是用腦電波，因?yàn)槿藗兯季S的時(shí)候，腦電波有變化，雖然非常微小，如果能夠把它引出來，就能夠讓思維來控制一些什么運(yùn)動(dòng)了。應(yīng)該在很短的時(shí)間內(nèi)，比如說在一百年以內(nèi)，人們已經(jīng)肯定能夠達(dá)到用比較復(fù)雜的思維來控制外邊的機(jī)器了。

外星飛船的內(nèi)部，甲板下面是一個(gè)反物質(zhì)反應(yīng)堆，這是一套復(fù)雜的設(shè)備。反物質(zhì)反應(yīng)堆可以產(chǎn)生出巨大的能量，為飛船漫長(zhǎng)的星際航行提供動(dòng)力。它依靠反物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，反物質(zhì)是宇宙中能量密度最高的燃料。

如果你有30克反物質(zhì)，你可以用30克普通的物質(zhì)將其湮滅，這將產(chǎn)生相當(dāng)于一百萬(wàn)噸火箭燃料的能量。 反物質(zhì)聽起來像科幻小說，但卻是真實(shí)的。

研究者認(rèn)為：宇宙中肯定有反物質(zhì)，就是從高空攝像中人們經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)，探測(cè)到反物質(zhì)。再一個(gè)就是說正反物質(zhì)就是據(jù)宇宙大爆炸理論，就是在最開始宇宙生成的時(shí)候，生成正物質(zhì)和反物質(zhì)是同樣多的，相差一個(gè)很小很小的一個(gè)系數(shù)，多虧由于這個(gè)系數(shù)，就是由于正物質(zhì)和反物質(zhì)互相毀滅、變成能量之后，還余下一些很少量的正物質(zhì)，那么這個(gè)正物質(zhì)就組成宇宙，組成星星，組成人氣。

宇宙中存在物質(zhì)由各種基本粒子構(gòu)成，比如質(zhì)子、中子、電子。有一些粒子具有相同的性質(zhì)，但是所帶的電荷卻是相反的。這就是反物質(zhì)。

質(zhì)子對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)被稱為反質(zhì)子，它們質(zhì)量相同，帶電相反。電子也有電荷相反的對(duì)應(yīng)體，被稱為正電子。反粒子可以組合起來制造反元素，例如反氫。在理論上，任何元素都有對(duì)應(yīng)的反元素。1928年，英國(guó)理論物理學(xué)家保羅·狄拉克從理論上預(yù)言了正電子的存在。1932年，卡爾·安德遜成為第一個(gè)在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)存在正電子的人。

似乎整個(gè)宇宙中充滿了物質(zhì)，而反物質(zhì)卻很少。對(duì)人類而言，擁有反物質(zhì)的最佳途徑就是制造反物質(zhì)。 在1955年，埃米里奧·塞格雷與他的同事在加利福尼亞 實(shí)驗(yàn)室制造出第研究者認(rèn)為：要取得反物質(zhì)作為這個(gè)星際航行的能源有兩條道路，一條道路是從宇宙中尋找反物質(zhì)，這點(diǎn)我們除了具備很強(qiáng)的星際飛行能力以外，還做不到；另外一種就是用加速器制造反物質(zhì)，但是地球上的加速器制造反物質(zhì)效率很低，只能制造很微量的東西，完全不可能用做實(shí)際的星際飛行來使用。

星際旅行路程遙遠(yuǎn)。除太陽(yáng)以外離我們最近的恒星，位于阿爾法人馬座星系，距離我們4光年。前往阿爾法人馬座星系大概需要2250升反物質(zhì)。如果我們想進(jìn)行一次這樣的旅行，人類必須加快制造反物質(zhì)生產(chǎn)線。

一束反質(zhì)子。