美国航空航天局超前概念研究所旨在把今天的异想天开变成明天的太空探索使命。本文作者托尼 · 赖克哈特为此撰文提出——对此类投资是否值得的问题——
美国航空航天局（NASA）超前概念研究所（NIAC）座落在亚特兰大一个长久失修的街坊，大约一英里开外就可隐约看到海市蜃楼般的摩天办公大楼。但城市的这部分却到处可见“空房待租”的招贴和开裂的人行道。
NIAC创建于1998年，年预算约为400万美元——资助NASA以外从事长期探索性研究的研究人员。曾经管理过乔治亚理工学院技术研究所的航空航天工程师兼NIAC所长罗伯特 · 卡萨诺瓦（Robert Cassanova）指出：“我们不是在收集改良性的点子，而是在寻找能带来突飞猛进的点子。”
迄今为止，在与卡萨诺瓦接触过的研究人员中，已经有人提出了看似可以实现的技术，例如利用太阳风帆来推动太空船、利用太空升降机把人和货物送入地球轨道的计划等是富有创意的。所有这一切都被NIAC囊括在它的考虑之中：只不过有些点子需要10～40年的探索才会有成果。
冲破空间极限
2002年10月下旬，得到NIAC资助的研究人员在NIAC开了两天的研讨会。会议期间，卡萨诺瓦指出，NIAC迄今所收到的600多份提案中有一大把都是“科幻小说”。但要想获得第一阶段的资助——研究所前6个月拨款最多为75000美元——这些提议都不够格。NIAC的人员绝大部分来自大学、政府实验室和小型航空公司。会议主题与NASA的其他技术性集会差不多，旨在对提案的鼓励和进行具体的推测。听众可以要求澄清，但当有人对一个点子是否切合实际，甚至是否有可能存有怀疑时，他们却把怀疑留给了自己。
但这往往是为来自其他领域的前沿研究找到一个用武之地，先前就职于美国新墨西哥州阿拉莫斯国家实验室的物理学家史蒂文 · 豪（Steven Howe）制订的反物质推进系统的计划获得了第一阶段资助。几十年来，反物质火箭利用物质和反物质互相湮灭时产生的能量，是人们一直梦寐以求的。但是，在芝加哥创办了旨在发展反物质技术的赫巴尔技术公司的豪却指出，物理学正在赶超科幻小说。
几乎在会议召开的同时，2002年10月，位于日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室（CERN）的研究人员描述了他们生产出大约50000个反氢原子[阿莫雷蒂（M. Amoretti）等，《自然》杂志2002年第419，456～459页]，这是首次生产出如此多的反氢原子。位于美国伊利诺伊州芝加哥附近的费米国立加速器实验室每年生产的反质子多达1014个。豪认为，生产出把航天飞机发射到柯伊伯带——海王星以远的岩石和冰带——所需的30毫克左右反物质不久将成为可能。
豪的设计是对太空船帆的镀铀内表面发射一个反氢原子束，以触发裂变反应。他希望确保第二阶段的资助，那样的话，他就可以在两年时间里获得500000美元，用以研究这样的反应能够把多少动量传递给太空船帆，并用以研究正在CERN和其他实验室开发的反物质储存技术。
NIAC的另外一些人则想开发利用现有的技术。设在美国克利夫兰市的俄亥俄航空航天研究所的安东尼 · 科洛扎（Anthony Colozza）把目光瞄准了“扑翼式微型飞行器”——一种模仿昆虫翅膀运动的火星飞行机器人。该装置是乔治亚理工学院技术研究所的工程师罗伯特 · 米切尔森（Robert Michelson）为美国国防部研发的作品。科洛扎为此设计出一个用于由这种扑翼式微型飞行器携带的摄像机勘测火星表面的系统。这种装置用在那颗红色的行星上是最理想不过了，那儿细薄的空气将使具有常规翅膀的飞行器以低速飞行或着陆成为可能。NIAC青睐这个点子，这就足以获得第二阶段的资助。
接着就有了真正新颖的点子。在NIAC1998年的第一轮拨款中，位于西雅图华盛顿大学的空间物理学家罗伯特 · 温格勒（Rober Winglee）赢得了资助，用以研究微磁层等离子体推进（M2P2）概念。温格勒提议用等离子体在宇宙飞船周围形成一个大型磁泡，以扩展已有的磁场。磁泡将使带电粒子流——即通常所说的太阳风——发生偏转。
磁泡巨大表面上的微弱却恒定的压力将在3个月时间内把一个200千克的有效载荷加速到每秒钟80千米的速度——到冥王星的旅行耗时将缩短为6年，而不是现在所需的10年。更为可喜的是，建造这样一个飞行器无需技术上的升级。
NIAC总工艺师默里 · 赫希拜恩（Murray Hirschbein）认为，M2P2研究对于NASA来说是一个很有启发意义的构思。他说：“它不是未来10～40年后的事物，它很可能要近得多。”温格勒的NIAC资助2001年期满，但这项工作已经在试验室里获得可喜的结果，很有可能被NASA的超前推进计划所选中，而该机构也许会生产一个用于太空测试的工作样机。
困难重重的使命
不是所有的NIAC研究人员都是那么幸运。研究所的目标是从NASA以外汲取金点子，验证出最佳的点子并推荐给NASA采用。但一些研究人员指出，NASA内部所存在的那种“非此地所发明”的门户偏见保证没有几个NIAC的点子会比束之高阁有更多的作为。
其中一位批评者就是美国弗吉尼亚州安南达尔市的航天工程技术顾问、NASA的超前概念计划（一个先于NIAC的内部方案）的前负责人伊凡 · 贝基（Ivan Bekey）。他于1997年离开该机构，之后他赢得了第一阶段的NIAC资助，用以研究大型太空望远镜的可行性。这种大型太空望远镜没有支撑结构，只有一个形成反射面的薄膜。如果该项技术获得成功，那么它将产生比哈勃太空望远镜轻125倍、反射镜的直径却是哈勃望远镜反射镜10倍的革命性装置。
贝基被拒绝给予第二阶段的资助，但收到了来自美国国家勘测局——一个建造间谍卫星的组织的经费。他说，一个超前概念计划本可以更好地在NASA的华盛顿总部被制订出来。贝基不怀疑NIAC的工作质量，但他说，它是从NASA分离出来的，在该机构内部没有支持者，因此NIAC命中注定只能做出“漂亮的报告，仅此而已。”
像温格勒的等离子体推进那样的成功例子确属凤毛麟角，大多数第二阶段概念都以被遗弃而告终。例如，扑翼式微型飞行器可能是一种很不成熟的技术，无法应用于为10年后而计划的火星任务，这迫使科洛扎一直为寻找继续研究的资金而奔波，因为他的第二阶段资助已经结束。
但赫希拜恩并不担心大多数NIAC的点子是否被束之高阁。他说：“这些都是超前的概念，它们不打算马上就找到一个自己的归宿。”他补充说，NIAC的真正目的是影响NASA的“总的思维过程”。那就是说，如果NIAC研究人员的点子最终获得赞许的话，他们甚至可以不参与下一步的工作。
但是只有少数人相信的NIAC点子中又有哪些最终能起飞呢？用卡萨诺瓦的话来说，就是那些“处于边缘”的方案。头号展品就是黑光火箭，该装置利用氢原子变成一种设想中的物质形态，即低能氢——其电子超乎寻常地接近原子核的氢原子——时所产生的神奇新型动力。
主流物理学家们声称，电子不可能像低能氢小组所预言的离原子核那么近。但是美国新泽西州罗安大学的机械工程师安东尼 · 马奇斯（Anthony Marchese）获得了第一阶段资助，用以研究低能氢作为推进动力的可能性。尽管马奇斯获得了NIAC的资助，但鉴于低能氢技术的不明朗性，以及诸如美国物理学会罗伯特 · 帕克（Robert Park）等人对低能氢研究的阵阵奚落声，使得一些NIAC官员为曾资助过马奇斯的研究而感到惴惴不安。
但是另有一些人则认为，这一介于稳妥与荒诞之间的过渡区域就是NIAC的归属所在。在研讨会休息的间隙里，俄克拉何马大学的工程师唐娜 · 雪莉（Donna Shirley）——她曾于20世纪90年代在NASA著名的“火星探路者”计划工作过——指出，其中许多点子可能是没用的，但如果在不经意间产生出一块“宝石”，那么这投资就值了。雪莉觉得这次会议上介绍的点子比在其他超前概念研讨会上介绍的更为有趣。但她又补充说：“没有在科幻小说研讨会上的那么引人入胜。”
[Nature，2002年11月7日]