火星是一个遥远而迷人的世界。美国总统布什认为美国的航天技术已具有把人类送上火星的可能。当然这一美梦要在苏联的帮助下才能变成现实。
近年来,美国人在宇宙空间从事了哪些太空探险活动?自1972年阿波罗号上的宇航员最后一次从月球返回地球后,美国的国家航空航天局似乎就失去了征服的目标。土星5号登月火箭退役后,它的供给设备也被迫拆除。这时有人驾驶的航天飞机就成了美国航空航天局通向太空的唯一航天工具。而这之后对行星的探索研究几乎是空白。直到里根总统上台后才将航空航天局的研究试验目标重新纳入商业的轨道。但不幸的是1986年发生了挑战者号的悲剧。美国人面对惨痛的事实深深认识到,国家花费的数十亿美元的资金和宇航员献出的宝贵生命不仅仅是为了能使人类在地球和地球周围作往复运动,而是为了人类征服太空的崇高理想。美国航空航天局(NASA)面临着重重困难毫不畏惧,把建造并发射一个价值昂贵的太空实验站作为第一个实现的目标。当然对于美国航空航天局来说,由于会受到经济利益方面的诱惑,也许会再一次把太空探索的目的与达到目的的手段倒置,走向舍本求末的歧途。
苏联在太空探索方面有什么建树呢?苏联人在登月的竞争中落后于美国之后,便放弃了把人送往更远太空的打算。在近30年中,他们离开地球的冒险活动没有超过尤里 · 加加林的大胆尝试。而且,对于他们的宇航员来说,也没有制造出一种比加加林时代更加新型和更大功率的发射器。但是,同样引人注目的是,苏联人分周期有步骤地延长了人在外层空间实验站上的生活时间。萨留特和米尔是苏联的两个太空实验。1988年,在米尔太空实验站上,宇航员弗拉基米尔 · 季托夫(Vladimir Titov)和穆萨 · 马纳诺夫(Musa Manarov)在失重状态下度过了365天,这也是具有划时代意义的事件。
去年(1989年)7月20日,布什总统为美国提出了新的目标,即应重新恢复远离地球轨道的太空探险活动。首先应重返月球,然后再确定一个明确而可行的目标,“明天的旅程就是一条通向另一行星的旅程,也就是下一个人类飞向火星的计划”。在这前一周,布什还宣布实现这一目标的最后期限是2019年,即阿波罗第一次登月50周年。布什置美国于时代的严峻挑战之中,这一挑战意味着美国需要花费巨额财力和宝贵的生命去另一个世界冒险。全面考虑一下就可知道,火星的确是地球之外人类探索的最佳星球。因为没有一颗行星像火星那样更具有人类居住的潜力和可能。而且,它距地球较近。但人类的这一伟大使命是从我们这一代开始呢?还是最好留给我们遥远的子孙去完成呢?
其实,到达火星的旅行在技术上是可行的。在本世纪60年代,美国克服一系列前所未有的困难,把人送上了月球并安全返回。但是火星距地球要比月球远几百倍。这一航程大约要花费2 ~ 3年的时间才能完成,这比最长一次的阿波罗登月所花费的时间还要长50倍以上。要完成这一任务,在技术上必须具备3个前提。
第一,必须从技术上解决由于长期处于失重状态而对宇航员带来的不利影响。这就需要建立一种包括医疗、训练和特殊服装在内的新型起居方式,它必须被证明能保障宇航员们的身体健康并能在太空生活一年之久。另外,在飞船到达目的地之后,宇航员还必须具有在重力环境下行走的能力,尽管在火星的重力只有在地球上的1/3。如果达不到这种技术要求,也许整个宇宙飞船就不得不被缓慢地旋转,以便产生出足够的人造重力以维持宇航员的生存。
第二,宇宙飞船应是可靠的封闭式物质循环系统。即在没有外界任何供应的情况下,宇宙飞船必须能充分供应6—8人长期生活和工作所需要的一切,这完全不像阿波罗号的短期飞行那样可以携带足够的水和空气,飞向火星的宇航员所用的水和空气必须是可以循环的。宇宙飞船必须具有十倍于核潜艇的潜航续航力,因为远离地球的飞船将没有机会应付意外紧急事件。宇宙飞船外边还需要厚实的防护板,以保护宇航员们免受宇宙射线的伤窖。
第三,需要一个大的火箭推动器。从地球表面到达火星过程中所需要的火箭应具有土星5号火箭十倍以上的推进力。一些人甚至倡导美国应发展和研制核动力火箭,以用于通向火星之路。这种火箭的主要益处是可以大大缩短飞船的运行时间。当然这困难重重,并要花费巨额资金。目前的火箭技术还不能完成这项任务。首先,火箭系统的预制部分需分别发射升空,并在近地球轨道装配组合。而其中许多部分的升空需要一枚货运能力在100吨以上的火箭来完成。每次升空都需要消耗大量燃料。
自从土星5号退役后,美国便缺少了一种大型的运载工具。苏联能提供某些援助吗?1987年,他们第一次试验出了一种新型的土星5号多级火箭——艾娜吉亚(Energia)。它与土星5号一样,可以自动升空并只能使用一次。1989年,它曾将苏联的往返飞船Buran送入轨道,但由于当时导航系统失灵,Buran在自动化系统的控制下安全地返回了地球。具备重载升空能力和具有长期飞行的经验是苏联太空技术的优势。尽管苏联的太空技术基础与美国相比稍显薄弱,而且他们缺乏远地球轨道运行的经验,但是苏联也正在加强探索火星的研究。而且,在本世纪80年代中期,火星就成了苏联的无人行星探索项目的主要目标。虽然在1988年苏联发射的探测器在火星的小卫星Phobos着陆失败,但其中的关键部分仍保留着。此外苏联还计划在1994年向火星发射机械人探测器。而且早在1987年秋季,探索火星而不是探索太空就成了苏联国家级十四个科技优先研究项目之一,并受到中央首脑的高度重视。
苏联在空间科技的迅速发展是否能在未来取得竞争的绝对优势还不太明朗。政治的、种族之间的和经济方面的动荡都会大大减慢Energia和Mir计划的实施。早在1987年和1988年戈尔巴乔夫就对美国提议,应把大型载人太空飞行的目标逐步地指向火星。可是这些建议并没有引起人们的注意。事实上,在庆祝尼尔 · 阿姆斯特朗踏上月球第一步的20周年纪念会上,布什发表了演讲,他强调美国在太空领域里应居领导地位。他企图使美国再次释放出本世纪60年代时的那种令人振奋的能量,当时在约翰 · 肯尼迪领导下美国全国为超过苏联的“Sputnik”和“加加林”而全力以赴。由美国支持的美国国会在实施阿波罗计划的十年间给予了极大的支持,而美国当时的国家航空航天局吸引了全美最优秀的科学家,他们目标明确,愿望强烈,一切都是为了到达月球。
相比之下,到达火星的理想可能要经过20 ~ 30年的不懈努力。所需费用也将增加十倍,即每年费资150亿美元,这是目前民用太空研究费用的最高纪录。有许多人担心美国的财力状况,而没有重型火箭Nikita Khrushchev也是美国目前的一大障碍。
现在我们可以看出这个问题的关键所在了。如果具备了高涨的政治热情、充足的时间和资金这三大条件,美国人或苏联人都有可能到达火星。日本人和欧洲人也想一起去,但只有两个超级大国具有太空载人飞行所必需的经验和有关的技术。事实上,美苏激烈的产争把加加林送到了地球轨道,而把阿姆斯特朗送上了月球,但不可能有哪一个国家会独自花费几十年的时间去登上火星。
展望未来,我认为美苏合作势在必行。目前实质性的合作就是加速研制90年代火星机器人探索器,争取得到政府的大力支持。我坚信美苏两国在太空载人飞行领域里各个方面都有极大的合作潜力,合作可以使两国充分发挥自己的优势。例如,宇航员和宇宙飞行员们可将美国较先进的生物学和医学研究移到长期处于失重状态的苏联米尔(Mir)太空站中进行。进行这种全方位的合作可在本世纪末以前攻破最关键的技术难关。如果在美国的佛罗里达到苏联的拜科努尔之间建立起专为火星之行而服务的轨道太空站,这将大大增加实施一系列计划的安全性、灵活性和经济效益。
艾娜吉亚(Energia)可以把到达火星的巨大火箭所需要的液体燃料送入太空轨道,以便在那里组装。仅此一项美国就可节省数千百万美元。如果美国打算领导发展一个可靠的太空站的话,苏联的所耗资金总额也会骤降。
对于美国来说,更深刻的问题是在下个世纪是否进行载人太空飞行,这将是至关重要的。因为太空载人飞行无疑是费用昂贵的。当然在太空中自动化系统能够高效率地执行各项指令。地球的、太阳系的和宇宙的遥感系统都是机械人操纵,进行高技术的冒险和对未知领域的探索活动会对只生活在地球上的人类带来益处,而其中的独特魅力则吸引人类去太空遨游。况且,探索是宇航员的本职工作。
为了明天能使我们的子孙踏上一个崭新的世界——火星,我们这一代必须为铺设通向火星之路而做毕生的努力,这也是我们留下的向后代挑战的遗产,这就像是今天肯尼迪留给我们的带有挑战性的遗产——阿波罗一样。
[Nature,1990年5月17日]