为人类活动于宇宙空间作据点的宇宙基地计划,尚属开创阶段。而从这个计划出发,将怎样跨出它的下一步,却已在开始探讨之中了。什么建设月面基地啊,载人登陆火星啊,揭示宇宙不可思议处的一系列探查计划啊……等等,当前在克服资金困难方面出现了活跃的征兆,人们正在为它高兴。
宇宙基地在物资储备方面的作用
——面对宇宙基地计划现实化所进行的工作,到九十年代初,如所预期的那样完成基地建设以后,将如何进一步扩大人类在宇宙间的活动呢?据说将进一步建设月面基地或者进行试验性的火星间载人飞行……,是吗?
“作为后期的宇宙基地,将以什么为目标?这个问题正在开始进行探讨。这里面当然包括月面基地的建设和火星间的载人飞行等计划。在讨论这些话题之前,首先应该谈一下的是:如果建设宇宙基地有其可能,将会带来或发生些什么?它的意义怎样?”
“决定人类能否在宇宙闽进行活动的一个大问题是,必须充分储备一大批物资。因为对新的环境下会发生些什么?目前还是做不到彻底了解的,因此必须准备着各式各样的物资供各种情况下应用。这个问题如果能由宇宙基地很好解决的话,那么等于宇宙空间有着满足人类活动所必不可少的大批物资,将进而使人类在宇宙间的活动水到渠成。利用航天飞机,虽则人类可以在宇宙空间停留较长时间,但是作为储备物资的所在,还有待于宇宙基地前来完成。”
“要是确保物资储运问题成了可能,那么许多过去所办不到的事目前就可能办到。例如构筑地球周围轨道上的大型建筑物,可以事先在地球上制成预制件运往轨道,这样就可能建成远为大型的建筑物。什么大口径天线啊,航行于月面、火星的宇宙船的组装啊…...一切都会迅速提高在宇宙中活动的效率!”
“更进一步,物资保管问题的现实可行是涉及经济效益的问题,运输系统如果规模扩大而费用下降,但能不能满载却也是涉及到经济效益的问题。航天飞机是巨大的运输系统,跟其他系统比起来,运输能力约为两倍,它在满负荷时的载运量是十分可观的。如果将来实现了宇宙基地化之后,航天飞机就可以经常100薄地运载物资,包括宇宙基地进行储运的物资。”
——哪些物资是必须运走的呢?
“例如火箭的燃料等,因为燃料是首先应该常备的。航天飞机的货舱利用率目前平均约为百分之七十左右。这样说,是以某一特定日飞行所必需为准的,即使利用率较低而不得不起飞的情况也是较多的。如果每次飞行经常可达100%,那么费用就可按削减40%来计算。”
飞向同步轨道的载人飞行也正在探讨
“另外,再有一点,就是在宇宙基地制作种种物资由航天飞机运回地球,这种情况也是很有意思的。迄今为止,从宇宙中带回地球的东西主要限于通讯观测用的电波信号。”
“我们的约翰逊宇宙中心担负着宇宙基地本身,在宇宙基地上制作物资,制造科研与通讯用的设备与机器等任务,为了探讨飞往月球与火星的问题,这些都必须加到第三项的任务中去。”
——月面基地建设与火星间载人飞行等计划进行到了什么程度了?
“我们正在进行非常之多的计划。但是虽则说是相同的计划,我们正在分别就三个层次进行考虑。第一,像宇宙基地的建设计划那样具体的计划表所给定的;第二,什么时候要试制什么,从某种意义上说来也就是“意图”的层次;第三,大概不这样做的一些什么……就是按这三个层次试行考虑的。后期的宇宙基地计划就是这样三个阶段。”
——那么所说的要“完成它”,也还是没有明确“意图”的阶段呢。
“是啊,月面基地建设、火星间载人飞行以及地球同步轨道的载人飞行这三项,正在进行种种探讨中。有什么优点,费用大约多少?为了这一计划的实施,大体上什么是必不可少的?这一切的及早研究是十分重要的。为什么呢?因为根据它,凡是宇宙基地所可以有的都可以对它提出要求。”
为天体观测提供绝妙的月球基地
“另外,为了从宇宙基地向月球、地球同步轨道或火星飞行所必不可少的是飞行器,但是如果各自分别制造,就必须增加费用。这里正在考虑如何制造基本相同的装置,其一使用于月球、与地球同步轨道的飞行,飞向火星则利用两台装置系泊……这种大型化的做法是否可行?如果使用相同的装置,费用也较节省。这样的装置究竟需要怎样大小,即将进行研究。”
——什么时候可以作出具体的计划?
“尽早也要在宇宙基地建成以后。在这以前虽则也在试行种种研究,但并不属于计划制订阶段。因此,宇宙基地完成之后并不紧接实施目前提出的三个计划。也许还要开发新的发射火箭。所以,还得明确宣称“我们必须退回月球”。至于是什么时候,目前阶段还说不好。”
——月面基地的目标是什么?
“作为月面基地的目标,就其大者而言之,不外乎:一、作为进行科学研究的场所;二、作为各种物资的供给源。首先,关于科学研究,月球表面,可以说是观测宇宙的绝妙场所,能够不受地球表面大气层的干扰而进行观测。如果仅仅说是不受大气的荫蔽,那么这种好处只是同发射到地球周围轨道的望远镜差不多。至如在对昏暗的天体必须长时间进行连续观测的场合,那么月面观测就远为有利。当从地球轨道进行观测时,必然会遮没太阳,从而会导致凭借于地球的观测对象的隐没。与之相对,如果是月面观测,当太阳隐没在地平线下时,还可以观测离太阳不远的天体。由于自转速度较慢,也易于进行连续观测。”
“此外,如果有人类居住的基地距离地球较近,还'可能补给观测器的冷却材料。如果在月面基地上把望远镜等固定下来,那么决定天体位置的精度也不是别种观测方法所能比拟的。除了X射线、γ射线、红外线等的观测之外,可见光的观测,宇宙线的检测等都可由月面观测基地发挥它的莫大威力。”
从月球岩石中提取氧
——射电天文学方面呢?
“在月球内陆放置射电望远镜,可以取得绝佳的观测条件。只是由于掩蔽地球的电波杂音之故,要检测遥远射电源的射电天文学者经常都为这种杂音所苦恼。另外,还可进行在地球上因受电离层障碍而不能观测的低周波观测。如果它与地球上同时进行观测,可以发挥相当于四十万公里的射电望远镜那样高的分辨本领,真可以说是用‘超长基线电波干涉计’(VLBI)进行观测啊!”
“除了观测天体之外,月球构造及其进化等对月球本身的研究也是个大题目,利用微弱重力的实验等也将成为月面科学研究的重要课题。”
——月球的资源利用呢?
“第一,最为必需的是支援宇宙运输系统的物资。具体说来,是作为宇宙飞行联络船的燃料的液氧。月球上没有氢,氧呢,是有的。把月球岩石进行电解就可分解出氧。在月球轨道站把液氧储藏好,用月 - 地之间的联络船运至地球轨道。从地球运去氢,这种氢具有能在月面合成种种物资的作用。这样,运输系统就够繁忙了。”
“月球资源使用目的之二,是在月面制作实验室与住房等用的由月球岩石加工成的砖瓦、板材等建筑材料。所以作为利用月球资源的下一阶段考虑是制作各种为推进宇宙计划所需的材料。从月球土壤中提取金属进行精炼,加入地球运来的金属制成合金或半导体。由月球采掘的某种玄武岩可以原样加以利用。”
“这样的月面基地计划,由于比当年“阿波罗计划”积累了远远较多的技术,目前,与其说是技术上,倒不如说是在工程上在向我们进行挑战了。如果仅仅从技术观点来看,那么它的成为现实之期是2005年 ~ 2015年间的说法,也许是不无道理的。”
火星首先得让无人汽车着陆
——飞往火星呢?
“目前已有开发新的推进系统等课题,但是要同月面基地相比,技术上还存在着难点。首先,用无人探查机把汽车送往火星,采样后送回宇宙基地,这是开头的工作,载人飞行还是以后的事。”
——同步轨道的载人飞行目的何在呢?
“目前向地球同步轨道发射的例如通信卫星,不过是非常单纯的一种。如果要发射具有当前最大最复杂的多功能卫星,那么作为维护、检验、或者革新其某一系统等的勤务工作,是人类进入同步轨道所必不可少的条件。”
“如果要发射具有转换功能的并有强大功率的通信卫星,在某种意义上说是在宇宙中设置个电话局,此外,还可以在宇宙空间制造诸如计算机之类的机器。然而为了必须确保与地球上同样的可靠性,所以人类社会的存在还是必不可少的。”
——如何实施这些计划?还是通过国际合作共同推进呢?
“某些美国参议员主张由苏联、欧洲宇宙组织乃至日本等的国际协作来建设月面基地,但是具体是怎样的还不得而知。如果要使计划比较完善周密,那么可以说国际协作是必不可少的。国际协作并不是简单的合作或是什么,可是单独由谁为主也是当前的问题,所以仅从政治方面看,也是存在着困难的。”
——像“阿波罗 - 联盟”那样美苏共同飞行,务必再一次促其实现。
“那是理所当然的可行之事,但是什么时候可望实现呢?目前还是个未知数啊!”
[科学朝日(日),1985年10月号]
————————
* J. P. Loftus是美国航空宇宙局约翰逊宇宙中心计划局局长助理,本文系他接受日本《科学朝日》采访的实录。