大约40年前我们就在为太空时代的辉煌未来而大肆鼓吹：要不了多久人类就能向宇宙扩张，然而，就像核子时代的梦想一样，它再次成为一个期望过头和预言成空的象征。现在，人类已进入信息时代，改变我们生活的并不是火箭技术和宇宙航行，而是芯片和软件，太空活动仅仅扮演了一个维持卫星作为通信手段之一的次要角色，而这一角色完全可以由光纤来代替。宏伟的梦想过于昂贵，这是太空时代虎头蛇尾的根本原因。从现在起，航天技术将因一些比较切合实际的目的而渐渐复苏，航天的最终目的不再是航天本身了。

最近，我在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL）逗留了几个星期。著名的“旅行者”号航天器就是由JPL设计和制造的，我对JPL不久前提出的两项富有新意的行星探索计划颇感兴趣，那就是“冥王星快车”方案和“柯伊伯（Kuiper）快车”方案。“冥王星快车”将继承“旅行者”号的事业——太阳系外层空间探索。“柯伊伯快车”则用于考察柯伊伯带，柯伊伯带是海王星外的一个由小型物体和尘埃组成的环绕带，40年前，天文学家柯伊伯（Gerard P. Kuiper）就已预言了它的存在。

JPL的计划

这两项太空计划的设计思想，源于微小型化设计。新型航天器仪器舱仅重5公斤，但其功能却与“旅行者”号的仪器相同，而后者足有200多公斤。“冥王星快车”的体积大为缩小，但仍使用常规化学火箭作为动力。新航天器需耗资3亿美元，设计者希望能在2003年前后升空。

“柯伊伯快车”的设计则更进一步 :抛弃化学火箭，使用氙作为推进剂。氙是一种惰性气体，可制成便于携带的超临界液体，其密度同水一样，且用不着冷藏。我在JPL参观时，该发动机原型正在进行耐久试验。它必须可靠地运转18个月，才能被考虑是否用于实际发射。

“柯伊伯快车”的能源由一对巨大但分量极轻的太阳能电池板提供，造价昂贵的太阳板即使处在柯伊伯带中暗淡的阳光下，也能为仪器设备的运转及航天器同地球的通讯提供足够的电力。一些JPL的专家反对利用太阳能将信号从那么遥远的地方传送回家，并且进一步提出质疑：“为此而必不可少的庞大且脆弱的太阳板是否切实可行？”目前，“柯伊伯快车”的设计师们已决定丢弃这最后一大块“旅行者”号遗传下来的大太阳板，以便让他们的“小鸟”飞得更快、更自在。

新型的太阳——电推进系统

对于未来的航天器，已提出多种推进系统方案。其中的5种系统——核电推进、太阳电推进、激光推进、太阳帆和电磁加速器一被认为已具备可靠的技术保证。而其中的每一种对某个特定的航天计划来说有其特殊的优越性。如果不得不选择其一，我会挑选太阳电作为最有希望的一种。

太阳电推进系统通过低推力离子射流来加速航天器。太阳光照射在太阳板上产生电能，这些电能用于使非电抗性气体（比如氙）电离并加速。带正电的离子被推出发动机，形成一束喷射流从而推动航天器向前飞行，核电推进系统的运作很像太阳电，只不过无需阳光而已。激光推进系统从来之于地面的高功率激光中汲取能量，太阳帆由太阳的光压驱动，起动缓慢但不消耗燃料。电磁加速系统为大载荷提供了一个价格便宜的发射系统，可使载荷的加速度保持在数千个重力加速度的数值。但就货物或乘客的高速度、长距离运载而言，太阳电推进系统应该是最佳选择。依我看，在整个太阳系范围内，太阳电推进系统很可能演变成一种价格低廉的通用发动机。

飞向太空

如同本世纪一样，到下个世纪，样样事情都离不开廉价的交通。然而即便太阳板得以廉价生产，它们巨大的尺寸和脆性也会成为其顺利展开的严重障碍。太阳板难于展开远甚于大载荷所带来的问题。以载人飞船为例，其重量很难做到轻于1吨，一般1吨的飞船即使性能卓越、推进剂使用经济，其太阳板尺寸也得2英亩那么大，也就是一个足球场稍大一点。这样的宇宙航行是否合乎情理大概得由飞船乘客的飞行动机来决定了。

我与大多数科学家的看法一致，更倾向于不载人航天飞行。如果进行不载人宇宙探索，航天器的总重量可从数吨锐减至数公斤，那么太阳电推进的优点也就更加容易实现。从“旅行者”号到“柯伊伯快车”的小型化进程远没有结束，未来典型的太阳能航天器也许只有几公斤重，展开的太阳板也只有10~20米。这种航天器完全符合科学探测的理想要求，对于绝大多数商业或军事目的也许同样理想。

从今往后的100年里，我们的微型航天器编队会飞向何方？对于这个问题，就像在1905年请莱特兄弟预测1995年的飞机能飞往哪里一样难以回答。当然，简单明了的回答就是 :“可以飞向任何一个地方。”在太阳系内，除了大行星和两颗小行星，其他所有的天体表面从未被探测过。未来的航天器最有可能飞向那些人类未曾见过的地方。

[Scientific American，1995年9月]