探索,促技术之进步
探索太阳系使人类的技术能力得到了显著提升。太阳系探索面对的是未知的天体目标、特殊的天体环境,从地球出发,要历经长期飞行,才能实现对这些天体的飞越、环绕、着陆和表面巡视探测,这一过程几乎逼近人类航天技术能力的极限,一旦实现,将使航天技术得到显著提升。
探索太阳系的起源和演化是人类开展太阳系探测的终极目标,日益增长的科学需求是牵引航天技术跨越式发展的主要动力。太阳系不同类型天体的环境往往与地球环境存在很大差异,需要采用创新性的技术才能适应和克服这些环境。例如,木星以远的行星探测需要穿越小行星带,奔赴探测目标需要先从其他行星附近飞越以实现借力飞行;小行星带以远的太阳系探测,由于太阳辐射微弱,太阳能电池板已无法满足需求,必须开发太空核能技术以供应探测器所需的能源,由于距离遥远又对航天器的轨道设计、测控通信、数据传输和能源供应提出了更高的要求;金星表面大气压力约为地球的90倍,降的是强腐蚀性的酸雨,登陆探测难度极大,采用浮空气球是探测金星的可能途径,但这一技术在行星探测中还没有任何成功先例;彗星和小行星的直径一般只有数千米至数十千米,结构松散,体积和重量较小,探测器无法被其引力捕获,如何才能实现对这种“不合作”天体的环绕伴飞和表面附着,又能避免撞击,这对航天器的控制精度提出了很高的要求。
随着对太阳系天体的了解不断深入,针对新提出的科学问题,探测任务早已不再局限于拍一些照片,探测需求变得十分多样化。例如,为了精确测定天体表面的磁场强度,需要将测量磁场的探头从舱内向外伸出10米以上,以避免金属制造的航天器舱体对磁场测量产生干扰和屏蔽。而航天器发射时都是紧密包裹在一起的,如何实现太空伸杆又是一个新的命题;由于天体表面的岩石长期暴露在太空中,受到了风化,行星地质学家们非常希望像在地球上进行野外调查那样,敲开行星表面的石块,通过放大镜观察岩石的新鲜断面,以研究行星的形成和演化过程,为实现这一功能,需要行星表面探测器的机械臂具备敲击、研磨、钻孔和显微成像的能力。
总之,太阳系探测需要优化的轨道设计,新的测控体制、激光通信和数传技术,小型化的太空核能反应堆,以及多功能、轻小型、长寿命的科学探测设备等,这些探测需求直接推动了航天技术的跨越式发展,牵引人类的知识、能力、技术取得新的进展。因此,太空探索是人类社会文明进步的动力源泉。
寻“宝”,缓环境之重压
为缓解人类对地球资源和环境的焦虑,我们应该在太阳系中寻找另一个家园。随着人口数量的增长,石油、天然气、金属矿产等地球资源将逐渐枯竭,难以承受我们日益增长的需求。随着生活水平的提高,人均资源消耗量和污染排放量也快速增加,人类面临巨大的环境压力。
然而,地球环境的容量是有限的,不会允许我们这么折腾,一旦突破环境容量的阈值,人类将受到大自然的报复。我们已经看到,由于人口过多,生存的竞争让许多人变得只顾眼前,我们无暇看看壮丽的星空,无法思考关系人类未来的深远问题。挤公交、闯红灯、抢电梯、捞实惠,我们争先恐后,唯恐慢了半步;面对弱者和不幸,我们没有及时伸出援手;有的人在公共场所乱涂乱画,大声喧哗,完全不顾及他人感受;有的人在万米高空大打出手,全然不顾在飞上高空的瞬间航班上的每个人就已成为命运的共同体;我们只看重眼前的物质财富,只看重对我们“有用”的东西,我们对周围事物的容忍度越来越低。
由于星际飞行理论还没有实质性突破,人类的探索范围在相当长的时期内将局限在太阳系内。因此,太阳系探索的一个重要目的是在太阳系中寻找人类的第一个家园。虽然我们尚不具备向那里移居或实现大规模移民的能力,但一定要先找到这样的行星,了解他们的环境,研究开发利用之道。从长远看,当未来航天技术高度发达,行星际运输成本大幅下降的时候,现在的月球、火星、木卫二、土卫六将成为太阳系中人类定居的一个个“岛屿”,而地球是这些岛民共同的故乡。