有想法才有动力-宇宙探索的十大疯狂计划

2016年1月8日23:26:23 评论 107

太空是神秘的,多年来科学家一直思考如何探索。有想法就有动力,本文浅谈人类关于宇宙的十大疯狂计划。

有想法才有动力-宇宙探索的十大疯狂计划

木星的卫星欧罗巴(Europa)因其冰壳下极有可能蕴藏有海洋而长期被认为可能存在外星生命,我们早就迫不及待地想发射个机器上去一探究竟。美国宇航局(National Aeronautics and Space Administration,简称NASA)、欧洲太空局(European Space Agency,简称ESA)联和日、俄两国太空署共同拟建一家合资机构,计划于2020年探访欧罗巴卫星。但计划最终因为美国宇航局预算不足而失败。目前,由欧洲太空局主导制造的木星冰质卫星探测器(JUpiter ICy moons Explorer,简称JUICE)拟定于2022年发射,并于2030年抵达欧罗巴卫星。如果这一计划成功实现,还可能再携带一个特殊的电动驱气软型探测仪器。

由于这一装置基于特定软体动物的独特设计结构,我们把它称作“乌贼车”。它的概念由康奈尔大学(Cornell University)首创,并由美国宇航局批准进一步研发而成。美国宇航局设立了一个全新的小组:国家基础设施咨询委员会(National Innovative Advanced Concepts ,简称NIAC),用他们自己的话来说:“目标就是把科幻小说变成科学事实。”

乌贼车的设计目前仍处于初级阶段,它标志性的触手通过收集附近磁场来获得能量来源,同时用它发光的“皮肤”照亮水底环境。

9.“竖琴”项目(Project HARP)

“竖琴”项目像是一部科幻小说,带我们走进巨星总动员(译注:Looney Tunes,华纳兄弟公司出品的著名系列动画短片)的世界——至少乍一看是这样。该项目始于1961年,由美国国防部和加拿大国防部联合出资,加拿大弹道工程师杰拉尔德•布尔(Gerald Bull)主持开发,其目的是使用巨型喷射器将导弹发射到太空去。早在10年前,杰拉尔德在加拿大武器研发中心(the Canadian Armaments and Research Development Establishment,简称CARDE )研究洲际弹道导弹(Inter-continental Ballistic Missile,简称ICBM)时就萌生了这样的想法。这一项目在巴巴多斯岛(Bardos)上设点,以便于导弹能从大西洋上发射。开始设计时喷射器只有20米(65英尺)长,但很快它就升级为40米(130英尺)。1962年,所有的装置都已准备就绪,但无奈古巴导弹危机(Cuban Missile Crisis)爆发,该项目被迫延缓一年。

另一个试验点位于亚利桑那州(Arizona)的尤马(Yuma),项目初期的试验结果非常可观。1966年该喷射器以秒速3600米(即1.2万英尺)成功发射了重达180公斤(400磅)的导弹,并创下了180公里(59万英尺)里程的历史新高。然而,随着时间的推移,越来越多的支持者失去了兴趣,收回了投入的资金。在越南战争(Vietnam War)及美加关系的恶化等原因下,该项目最终不得不以失败告终。如今,那喷射器还在巴巴多斯岛上,但只能作为一代文物,静静地俯瞰着加勒比海。

8.泰坦潜艇

像Europa计划一样,木星的卫星泰坦同样是空间开发者的梦想。在这项计划中,我们热切地希望观察表面充满甲烷的湖泊和海洋。2004年,卡西尼(Cassini)宇宙飞船深入的绘制了泰坦卫星的地图,使我们能够完美地去理解它的地理。2005年,惠更斯(Huygens)探测器在泰坦上着陆,并发回卫星表面的第一批照片。接下来的步骤,就是创造能够探测泰坦液体深度的设备。基于此目的,我们尝试建造太空潜艇。

潜艇的设计由拉尔夫•劳伦斯(Ralph Lorenz)博士在“月球与行星科学大会”上提出,并由NASA批准实施。如果发射太空飞船,目的地将会是泰坦最大的海——克拉肯•马雷海(Kraken Mare)。从外表上看,这个无人驾驶机就像常规的潜艇,最大的区别是它有一个巨大的天线,天线能够将信号传输到数以亿计英里之外的地球。然而,泰坦上的情况要求潜艇解决一些特殊的问题。而最先面临的问题是,泰坦需要能够耐受-180℃(-290℉)的温度。

进一步而言,我们并不知道潜艇需要应对什么样的深度。同时由于其大小和形状的原因,这台潜艇甚至需要一种军用X-37B微型梭的变种组成的传送系统。

7.地平线工程

美国与苏联的太空赛跑引发了太空开发最具高效的时期。太空开发在当时是一个全新的领域,由于处于开发早期,要印证一些东西是否有用就需要大量的实验和错误。1969 年阿波罗号载人登月之前,许多其他的计划被制定或废弃。

最近被解密的“地平线工程”是关于美国军方意图在月球上建立军事基地的计划。尽管这项计划开始于 1959 年,在今天看来依然算得上是一项雄心勃勃的计划。军方曾经认为,在计划开始后的十年内完成基地建设,并配备军人和宇航员是可行的。

也许是军方过于乐观,也或者只是表明在冷战时期双方渴望占据上风。考虑到建立相同的军事基地对于苏联只是时间问题,这份报告强调了在月球建立军事基地的重要性。

这项工程在制定之后并未取得长足进展,如果计划取得进展,那么将有多达 150 个土星火箭被发射用于运载货物;如果计划完成,基地将容纳 10-20 个人居住。也只有到那时,宇航员才可以利用建立在月球上的覆盖和密封有压力袋的“自然之洞”创造适合人类生存的环境。

有想法才有动力-宇宙探索的十大疯狂计划

6.Wrangler计划

宇宙是个相当危险的地方。宇宙中有许多可以轻易夺去我们生命的东西:伽马射线爆发、超新星、互相碰撞的星系,等等。地球就曾遭遇过小行星的威胁。在地球诞生后的 45 亿年中,曾发生多次小行星撞击地球事件,在未来,地球也很有可能再次遭到撞击。也许明天地球就会遭到撞击(当然只是可能),也许 10 亿年后才会遭到撞击,但不管怎样,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)都已经在研究解决方案了。

这个绳网系统由两大部分构成。一个是 GRASP 网捕捉器,另一个是束缚绞盘。通过绳子的杠杆力,小卫星便可降低一个远大于其物体质量的角动量。Wrangler 计划已在微环境中实验成功,现处于实际应用的研发阶段。

5.兹韦兹达(Zvezda)月球基地

美国并不是唯一渴望在月球上建立可居住基地的国家——苏联政府同美国一样的急切。他们秘密地启动了探月计划,这个计划包括两个目标:一是载人绕月飞行,二是让宇航员登上月球。但是,美国在这两个方面的成就都超过了苏联,于是这些项目被秘密取消,直到 90 年代才被人们所知。

后来苏联政府决定在月球建立永久性基地,这就是后来人们熟知的“兹韦兹达(Zvezda)基地”(俄语的“星辰”),亦名月面长久基地(DLB Lunar Base)。这个项目于 1962 年启动,在前苏联太空首席工程师谢尔盖•科罗廖夫(Sergei Korolev)的带领下进行。月球基地由九个独立模块构成,每个都具有不同用途,例如:住宅,餐厅,诊所,实验室。这九个模块重 18 吨,需要分别运送。除此之外,还要用月球车把宇航员运送至月球。

1969 年美国登月计划成功后,这个项目受到了人们的关注并获得了更多的资金支持。项目要求使用 N1 运载火箭(相当于俄罗斯的土星五号)将足够重的物体送入低地球轨道,而 N1 运载火箭的试验失败使建立在其基础之上的所有项目都以失败告终。

4. 斯坦福环

国际空间站实现载人已经有 15 年,例如和平号从 1986 年运转到了 2001 年。然而,尽管国际空间站内部空间很大,但它们并不能容纳很多人居住。和平号总共有三个机组,能够支持 6 个人居住,而目前空间站上只有三个人常驻。相比之下,斯坦福环则显得野心勃勃:它的目标是能够容纳一万人居住。这个计划是美国国家航空航天局(NASA)和斯坦福大学在 1975 年举行的一个夏季研究中提出的。斯坦福环由一个圆环组成,直径达 1.5 千米,并且一直保持旋转,以模仿地球的重力。

斯坦福环一直处于构想阶段。其主要原因是这个环的设计需要一万吨且大部分只能从月球或者小行星中提取的原材料。如果不是由于相应材料的缺乏,这个环早已被送出地球。这个空间站计划停在地月 L5 拉格朗日点上,在这个位置上,体积小的物体能够在两个星体的重力影响之下保持平衡。

3. 可携带宇宙飞船

3D 打印机看起来就像是来自未来的科技,它似乎能够打印出任何物品。目前我们已经能够打印出可弯曲的电子设备,供应给诸如电话一类的电子产品。这些成品不仅成本低廉,还具有容易制作,更小更轻的优点。NASA 的喷射推进实验室甚至想出了一个极具野心的想法:在未来,我们也许能够打印可携带飞船。

可携带宇宙飞船是 NASA 创新先进概念项目中的一个计划。目前,这一计划处于第二阶段,这也就意味着最初的目标已经达成,即是否能够打印出一个运转良好的宇宙飞船所需的零件。第二阶段有一些新的目标,包括真正的打印出一个完整的台式宇宙飞船模型。美国航空航天局也需要评估计划的可行性:为了一次任务,打印一个可携带宇宙飞船是否可行。

如果一切顺利,NASA 相信便宜又便捷的宇宙飞船将会给宇宙探索带来革命性的改变。据估计,真正研发出可使用的宇宙飞船模版需要大约 10 年的时间,但是这也是可以想象的:在不远的将来,你可以只用带一个打印机,就可以实时创造出任何探测器或者宇宙飞船。

2.金星漫游者(Venus Landsailing Rover)

金星并不是一个友好的地方。金星的表面温度可达 450 摄氏度(840 °F),并且其大气层具有腐蚀性,因而探测这个我们邻近的天体是相当困难的。到目前为止,我们力所能及的只是在金星表面降落静止而且只能在金星上工作两小时的探测仪。相比之下,火星探测仪则可以年复一年地工作,这也可见,尽管金星与地球靠得很近,探测金星依旧是我们最宏伟的目标之一。目前,在美国国家航空航天局(NASA)格伦研究中心(Glenn Research Center)的努力下,我们拥有一个新的探测仪器——金星漫游者。这个新的探测仪被称为徐风(Zephyr),就像一次平常的航行,它可以返回基本信息,控制风能来产生动力。虽然金星上并没有强烈的大风(风力只达每小时 3 公里[ 2 英里]),但是金星表面的大气压保证了即使是微小的风也能够产生巨大的能量。

风车都由耐高温的材料制成。大部分时间徐风保持静止不动,只有当它需要移动到一个新的观测点时才会开始航行。金星上地势平坦,几乎没有障碍物,这也有助于它移动,据 NASA 预估,使用这种传统的方法来减少能源消耗,徐风能在金星上存活整整一个月。

1.猎户座计划(Project Orion)

太空旅行需要消耗大量的能源,所以我们一直在寻找更好的新能源。反观 20 世纪 50 年代,似乎没有什么比原子弹爆炸能产生更多的能量。人们不断寻求新方法来利用这股不可思议的巨大能量,使其不像它的主要用途那样产生巨大的破坏力。也许可以将其用于驱动航天飞船?

 

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