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第18章 天文猜想(2)

美中不足的是,虽然具有无须搭载燃料的优点,但是宇宙飞船依靠激光束获得的推进力实在小得无济于事,于是优点便被这缺陷抵消了。要利用激光束来实现恒星际飞行,就必须有更强有力的激光束,光帆也必须大得超出想象。

佛沃德认为,在水星轨道上利用太阳能设置约1000台激光发射装置,如果把这些激光束用巨型装置合为一股,那么不开发巨型激光发射装置也行。不过要获得必要的推进力,理想的激光发射装置要比现在利用太阳能的激光发射装置强大1000亿倍!而且还得在土星附近设置巨大的透镜,以纠正激光束的发散。光帆的直径必须达到1000千米之大,真是一个想入非非的计划。但是佛沃德说,若不从大处着眼就会一事无成。

对于佛沃德的雄心壮志,美国明尼苏达大学的数学家埃得·贝尔布鲁诺说了这么一番话:“即使让质量为1000千克的无人探测器飞行,就需要直径1000千米的光帆和巨大的透镜,这不过是异想天开。”

此外,也有人提出了利用连接黑洞和白洞的“虫洞”,以及使用反重力让时间发生弯曲高速移动等方案。近来形形色色五花八门的方案更是层出不穷。就人类目前的科技水平而言,恒星际宇宙飞行本质上是不可能的,这也说明,我们还没有掌握能实现这一梦想的具体知识和技术,人类还得像以往那样探索相当长的时间。

四、宇宙飞行的其他问题

人的问题。这是非常麻烦的一件事。尽管人们已经知道如何让宇航员在太空站中保持健康,然而宇航员每次执行任务的时间一般只有几个月,并且有宇宙飞船从地球定期给他们送生活用品。而星际旅行常常花费数十年的时间,中间根本没有地方补充食物等生活必需品。

地球以有限的大气、水和耕地养活了60亿人。然而,人实际上只使用了大气、水和耕地这个系统的一个很小部分。在航天器里,就可以模拟制造这样的系统,也就是说,用适量的水、氧气和食物供人生存。但是,这些水、氧气和食物都必须以近100%的回收率一次又一次地循环。科学家把它称为封闭的循环。如此,人在太空中生存的条件就具备了。

同时人的心理也是一个问题。对星际旅行来说,宇航员需花费毕生的时间到达目的地,而且没有归程。有谁愿意充当这样的敢死队员呢?即使有,派孩子、派成年人,甚至派多少人执行任务,都会是问题。更难的是,如果人与人之间产生矛盾怎么办?从目前经验来说,星际旅行的宇航员心理极容易出现问题。星际旅行的艰险和困难可想而知。

食物的问题。人类生存需要食物。要保持食物持续供应,就需要有相应的粮食种植和收获。美国宇航局的专家认为,这不是特别难,问题在于它能多有效。目前,他们正在进行小麦和西红柿的相关实验。而研究表明,多数植物在高浓度的二氧化碳情况下长势喜人,二氧化碳可由宇航员呼出的气体提供。这些专家说,只需要合适的质量和电力,就可以不断地生产粮食了。

氧气的问题。无论干什么,人都缺少不了氧气。宇航员吸入氧气、呼出二氧化碳。二氧化碳能通过仪器从宇航员生活环境气体中分离出去;接着再用化学方法把它分离成两个氧原子和一个碳原子,从而获得二氧化碳中的氧。科学家打算不久之后在国际空间站中采用这样的氧气循环法。

水的问题。一个封闭的水循环意味着把洗澡用的水、种粮食用的水、尿甚至汗都要回收。美国宇航局在地面隔离舱的实验,已经通过冷凝空气中的水蒸气、回收废水和尿成功地让水循环利用了90天。

引力的问题。在失重状态下呆几个月后,宇航员就会患上骨质疏松症。在航天器上,可以有一个简单的方法模拟地球引力:让宇航员的座舱旋转,产生的向心力就相当于地球引力。

辐射屏蔽的问题。每一艘航天器都将受到太阳风的影响,太阳风是从太阳表面高速喷射出来的离子粒子流。而在更深邃的太空中,航天器肯定还要受到宇宙射线等的辐射。这些都有可能杀死宇航员。裂变、聚变和反物质也同样产生辐射。诸如石墨之类的辐射屏蔽将是必需的。

航天器的保护问题。星际中特别空旷,但太空垃圾却防不胜防。即使是一个以一半光速速率飞行的用显微镜才能瞧清楚的太空垃圾,也能给航天器带来灾难性的破坏。航天器的垃圾防护层是必须配备的。

虽然,星级飞行有很多的困难,人类还没有掌握某些技术。但正如埃及人建造金字塔、哥伦布发现新大陆,这样的奇迹总会实现。只要想到,人类就能做出惊奇的事。

实现星际旅行是人类的梦想,人类需要不断的探索和尝试。只有不断的探索和尝试,人类才能不断地进步。星际旅行将成为人类历史上最昂贵的计划,也是最不平凡的事业。

太阳系八大谜团

我们生活在太阳系中,我们渴望了解太阳系,渴望了解其他星球和我们共同生活的地球的关系。现在,我们首先来了解太阳系的几大未解之谜。

谜之一:木星为什么有大红斑?

地球人观测位于木星南半球的大红斑,已经有三百多年了。大红斑差不多有两个地球那么大。大红斑是反时针旋转的高度压云形成的巨大漩涡。它之所以呈现红色,是因为云下层的磷化氢被搬运到上空,受到太阳紫外线照射而转化为磷的缘故。

大红斑是如何形成的呢?目前科学家还不清楚。

谜之二:月球离地球越来越远?

月球目前距离地球大约60倍地球半径。但是,由于地球和月球之间的潮汐力的影响,月球正以每年约3厘米的速度慢慢离地球远去。另一方面,地球的自转速度也逐渐变慢。

也就是说,以前月球比现在更靠近地球,而地球的自转速度比现在更快。证据就在科学家发现的“二枚贝”化石上。二枚贝的成长速度会随着潮汐的涨落而变化,一边成长一边形成树木年轮一样的条纹,条纹数量和宽度依潮汐的大小而异。根据这些条纹的数量和宽度,科学家发现,大约5亿年前,地球一天只有21小时,1年有410天。

谜之三:气体卫星为什么有环?

木星、土星、天王星、海王星全部有环,各不相同。土星的环又薄又暗,由岩石粒子构成。土星的环又大又亮,有水冰构成。环的成因,有几种不同的说法。其中一种是:过去存在的卫星或彗星被行星的潮汐力破坏,分裂成小碎片,有的碎片进入环绕行星公转的轨道,因而形成了环。

谜之四:真的有火星人吗?

美国航空太空总署研究小组发表研究成果说火星曾有生命存在,证据是掉落在南极大陆的火星陨石。研究小组在陨石中的碳酸盐部分检测出有机物,推断远古时代的火星,应该像三十多亿年前的地球。那时地球已有生命,因此不能否定火星曾有生命的可能性。

谜之五:冥王星以外有什么?

以前有人认为,冥王星以外可能有第十颗行星。20世纪90年代,科学发现冥王星轨道外面有一颗直径250公里左右新天体接着41颗轨道长半径大于海王星的天体陆续现身。

此外,20世纪中期,天文学家欧特统计了当时已经观测到的周期彗星的轨道,结果发现绝大多数周期彗星都是从距离太阳几万AU(天文单位)的地方全方位飞来,可能有一个呈球壳状包住太阳系的彗星巢。整个彗星巢,叫做“欧特云”。

谜之六:水星如何诞生?

太阳系由九大行星组成。其中水星、金星、地球、火星及冥王星,是以岩石为主要成份的“地球型行星”;木星、土星、天王星及海王星,是大量气体包围的“木星型行星”。

最靠近太阳的行星是水星,是如何诞生的呢?有两种说法:一、由于水星最靠近太阳,科学家认为水星是在原始太阳系星云中的高温区域,由凝固的金属铁及其他富含物质的材料物质堆积而成。二、水星是在巨大的原始行星互相碰撞的时候,由彼此的金属铁融合而成。

谜之七:金星为什么灼热?

金星的大小和地球最接近,两颗行星的内部构造可能也很相似。但根据探测船和雷达观测,金星是一个灼热的世界,如同炼狱,表面笼罩着二氧化碳的浓厚大气。地表温度高达450摄氏度左右,是地球地表温度的30倍。

由于金星靠近太阳,当太阳能量上升之后,金星上的水化为气体释放到大气中。这时,原本溶于海中的二氧化碳也积存大气中,引发强烈的温室效应,导致地表温度暴增。

谜之八:太阳系尽头在哪里?

科学家说,太阳会喷出高能量带电粒子,称为“太阳风”。太阳风吹刮的范围一直达到冥王星轨道外面,形成一个巨大的磁气圈,叫做“日圈”。日圈外面有星际风在吹刮,但是太阳风会保护太阳系不受星际风侵袭、并在交界处形成震波面。

日圈的终极境界叫做“圈顶层”这就是太阳所支配的最远端,可以把这里视为太阳系的尽头。

至于日圈层顶距离太阳有多远?它的形状如何?航海家1号和2号已分别飞到距离太阳66AU和51AU的地方,希望日后能够揭开太阳系最远的面貌。

人类对宇宙的认识犹如是浩瀚沙漠里的一滴水,而关于太阳系的谜团更是数不胜数。科学家对其中的一些现象给出了合理的解释。太阳系八大谜团是怎样形成的,依然神秘。

月球的十个未解之谜

“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,古往今来,出现了多少咏月的名句,那些诗句中的美好意境总是让我们陶醉不已。我们对月亮充满了好奇之心,尽管人类早就登上了月球,可是,还有一些谜团我们无法解释。现在,我们就来看看月球的十个未解之谜。

一、月球起源之谜

对于月球的起源,科学家提出3种理论,它们全都有缺陷,但是“阿波罗”计划却有助于证明,其中看来可能性最小的理论是最佳理论。有些科学家认为,月球是和地球一起于46亿年以前,从一团宇宙尘埃中生成的。另一种理论认为月球是地球的“孩子”,也许是从太平洋地区分离出去的。然而“阿波罗”登月探险的结果表明,地球和月球的结构成份差别很大,有一些科学家提出了另一种假说,即“俘获说”。他们认为,月亮是偶然闯入地球引力场,而被锁定在目前的轨道上。可是,要从理论上解释这一过程的形成,难度相当大。因此,上述3种理论全都难以站得住脚。正如罗宾·布列特博士所称:“要解释月球不存在,要比解释月球存在更容易些。”

二、月球土壤之谜

月球古老的岩石已使科学家束手无策,然而,和这些岩石周围的土壤相比岩石还算是年轻的。美国太空人首次登陆的“宁静海”,土壤的年代竟比岩石久远。据分析,土壤的年龄至少比岩石大10亿年。乍一听来,这是不可能的,因为科学家认为这些土壤是岩石粉碎后形成的。但是,测定了岩石和土壤的化学成份之后,科学家发现,这些土壤与岩石无关,似乎是从别处来的。

三、月球年龄之谜

令人惊异的是,从月球带回的岩石标本,经分析发现其中99%的岩石年龄要比地球上90%年龄最大的岩石更加年长。阿姆斯特朗在“寂静海”降落后捡起的第一块岩石的年龄是36亿岁。其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁。它几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,地球上最古老的岩石是37亿岁。20世纪70年代,世界月球研讨会上曾测定一块年龄为53亿岁的月球岩石。更令人不解的是,这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域。根据这些证据,有些科学家提出,月球在地球形成之前很久很久便已在星际空间形成了。

四、月球空心之谜

太阳神号在探月时,月球登陆艇和火箭返航时,都会撞到月球表面。但每次都会使月球像大铜锣或大钟一样响起来。在“阿波罗”登月探险过程中,废弃的火箭第三节推进器会轰地一下撞在月球表面,回声持续了4个小时。据美国航空航天局的文件记载,“每一次这样的响声,听起来仿佛是一个大铃铛的声音。”

五、月球表面呈玻璃状之谜

“阿波罗”的宇航员们发现,月球表面有许多地方覆盖着一层玻璃状的物质,光滑如镜。这表明,月球表面似乎被炽热的火球烧灼过。正如一位科学家所指出的:“月亮上铺着玻璃。”专家的分析证明,这层玻璃状物质并不是巨大的陨星的撞击产生的,有些科学家相信,这是太阳的爆炸——某种微型新星状态——产生的后果。

六、稀有元素之谜

在地球上看月球时,会看到有些黑影,当登月人员降落在颜色特别黑的平原上时,他们发现要在月球表面钻孔十分困难。土壤样品经分析后发现,其中含有大量地球上稀有的金属钛(它被用于超音速喷气机和宇宙飞船上);另一些硬金属,如锆、铱、铍的含量也很丰富。科学家觉得迷惑不解,因为这些金属只有在很高的高温——约华氏4500度下,才会和周围的岩石融为一体。

同时,月亮中厚度为8英里的表层还有稀有的放射性元素,具有放射性,这也是一个惊人的现象。当“阿波罗15”的宇航员们使用温度计时,他们发现读数高得出奇,这表明,亚平宁平原附近的热流的确温度很高。一位科学家惊呼:“上帝啊,这片土地马上就要熔化了!月球的核心一定更热。”然而,令人不解的是,月心温度并不高。这些热量是从月球表面大量放射性物质发出的,可是这些具有放射性的稀有元素(铀、铊和钚)是从哪里来的?假如它们来自月心,那么它们怎么会来到月球表面?

七、大量水汽之谜

最初几次月球探险表明,月球是个干燥的天体。一位科学家曾断言,它比“戈壁大沙漠”干燥100万倍。“阿波罗”计划的最初几次都未在月球表面发现任何水的踪迹。可是科学家们却探测到月球表面有一处面积达100平方英里的水汽团。科学家们红着脸争辩说,这是美国宇航员废弃在月亮上的两个小水箱漏水造成的。可是这么小的水箱怎能产生这样一大片水汽?看来这些水汽来自月球内部。

八、月亮的磁场之谜

早先探测和研究表明月球几乎没有磁场,可是对月球岩石的分析却证明它有过强大的磁场。这一现象令科学家大惑不解,保罗·加斯特博士宣称:“这里的岩石具有非常奇特的磁性……完全出乎我们意料。”如果月球曾经有过磁场,那么它就应该有个铁质的核心,“可是可靠的证据显示,月球不可能有这样一个巨大的核心;而且月亮也不可能从别的天体(诸如地球)获得磁场,因为假如真是那样的话,它就必须离地球很近,这时它会被地球引力撕得粉碎。”

九、“物质聚集点”之谜

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