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未來太空探索,載人還是無人?

  • 發佈時間:2014-12-31 01:30:50  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  本報記者 陳 丹 綜合外電

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  美國國家航空航太局(NASA)成功邁出了征服外太空的第一步:12月5日,其新一代載人飛船“獵戶座”完成首次試飛,升上距離地球3000英里的高空後順利返回,落入太平洋預定海域,其成功發射被視作“美國航太的新起點”。NASA放言,“獵戶座”註定將一馬當先,有朝一日將人類送往月球、火星以及更遙遠的宇宙。

  目睹這一重大時刻令很多在項目背後默默付出的科學家們難掩激動和喜悅。在放棄了以太空梭作為載人航太器數年後,美國人終於又能夠期待依靠自己的能力到達太陽系的其他地方了。

  但在另外一些人看來,將人類送入太空不僅成本高昂,而且徒勞無益,最終還可能有害於真正的科學。他們認為,相對低廉的機器人才是太陽系探索的未來,比如歐空局已經成功開展的“羅塞塔”和“菲萊”對67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的探測,而美國重返載人飛行任務的承諾令他們失望無比。諾貝爾物理學獎得主史蒂芬·溫伯格更是毫不諱言:“有一段時間我還以為奧巴馬總統想明白了,打算斷了美國將人類送上太空的念想。但不幸的是,隨著‘獵戶座’的試飛,這個希望已經徹底破滅了。”

  未來的太空探索,載人還是無人?兩大陣營態度鮮明,各執一詞。

   機器人是助手還是主力軍?

  據英國《衛報》報道,倫敦大學伯貝克學院的天文學家伊恩·克勞福德的觀點很能代表“載人派”的立場。他認為,雖然現代機器人能夠勝任一些非常複雜的任務,但有些研究,卻只有人類才能開展。

  “我們從阿波羅登月計劃了解到了很多,但它們的著陸點都局限在月球一側的赤道附近。”克勞福德説,“它們帶回地球的樣本都是月球表面的岩石。而在更遠的月球另一面,有一片隕石撞擊過的區域。如果我們能夠發掘這些地區,並把樣本帶回地球,那麼我們對於地球及其衛星月球在遙遠的過去是如何形成的認知將會得到改變。”

  克勞福德設想,可以倣照南極研究基地,在月球設立多個殖民地,派駐宇航員,探測月球地貌,執行觀察任務並收集樣品。“這些任務可以使用機器人月球車作為助手,但最終要依靠人的直覺和領導力,”他説,“人類與機器人將攜手合作。”而在月球之後,火星和小行星等目標也會以類似的方式進行探索。

  而“無人派”也有充分的理由。英國皇家天文學家馬丁·裏斯説:“看看太陽系探索已經取得的偉大發現,絕大多數任務都是機器人探測器完成的:土衛六泰坦上發現了大量碳氫化合物湖泊,土衛二上存在地下海洋,都是很好的例子。”

  裏斯強調,在無損於科學研究的前提下,載人航太仍可以繼續,留給太空探索技術公司(SpaceX)這類私企就好,國際空間站目前正依靠它們的火箭運送貨物,“不過,我認為,行星探索的未來將繼續由機器人探測器主導,它們將擴張到整個太陽系。你可以想像機器人在小行星上採礦、在太空或月球上建造大型設施的場景。”

  載人航太阻礙了真正的科研?

  從上述角度看,依靠人類進行空間科學探索缺乏正當理由,這也是溫伯格著重強調的。在他看來,國際空間站完全可以稱作“軌道上的敗筆”,從沒産生過重大的科學發現,除了一個宇宙射線實驗以外,而這個實驗其實利用無人衛星就可輕易完成了。他補充説,事實上,整個載人航太計劃耗資如此巨大,卻幾乎沒創造什麼科學價值。

  溫伯格認為,載人航太飛行阻礙了真正的科研。他舉例説,2004年,時任美國總統喬治·布希宣佈了NASA載人航太新構想,提出重返月球,進而飛向火星的計劃。幾天后,NASA決定削減無人項目的經費,因為它們“無法明確支援總統的太空探索願景目標”。換句話説,為了支援載人飛行任務,只好砍掉一些科學項目。

  另一個更糟糕的例子是美國的超導超級對撞機。溫伯格説,這個投資120億美元在得克薩斯州建設的項目,原本希望通過讓亞原子粒子以巨大的能量碰撞來研究物質的結構,但在1993年被美國國會取消了,理由是同期還要建造國際空間站。在二者取其一的“對決”中,國際空間站由於主要投資方是美國這個政治原因勝出了。十年後,歐洲核子研究中心建造了大型強子對撞機(LHC),並在2013年用它發現了希格斯玻色子,待明年重新開放後,還將用它來尋找暗物質和其他奇異粒子。對於身為物理學家的溫伯格來説,這大概是他心裏永遠的痛吧。

  而美國作出了一個悲催的決定,建成了國際空間站,“産生的唯一的真正技術與維持人類在太空中生存有關——倘若讓人類上太空毫無意義,這樣的技術又有何意義?”

  那麼,科研和載人航太就無法兼顧了?克勞福德可不這麼看。覺得機器人工作效率更高,這只是個幻想。“試想‘菲萊’,”他説,“它著陸67P彗星時的確反彈了,最終只工作了兩三天——儘管這是非常、非常重要的工作。而如果我們開展一個更大規模的任務,有人類在探測器上,即使是複雜的地形,宇航員也能夠熟練地降落,也就不會有反彈。之後,儀器包可以留在彗星上,而岩石、土壤和冰等樣本將被帶回地球仔細研究。這就是載人任務可以做到的。”

  載人飛行貴得有理?

  載人和無人飛行任務的科學回報率不同,這一點可以通過1972年的阿波羅17號載人登月任務和2004年登陸火星的“機遇”號探索任務得到生動的展示,克勞福德説。

  “阿波羅17號在月球上呆了三天,宇航員在月球表面行走了31公里的距離。他們還在月球上鑽了一個3米的洞,留下了一系列儀器,帶回了76公斤岩石。”

  “而‘機遇’號花了10年時間才移動了總共31公里。更重要的是,它沒有返回任何形式的樣本,沒有鑽孔,只傳回了有限的數據。”

  克勞福德説,基於阿波羅登月計劃發表的科學論文數量大大超過了所有由機器人執行的月球和火星任務産生的論文數量,“它的科學遺産遠遠大於我們開展的任何其他探索任務。”

  不過,這份遺産的代價可不菲。上世紀60年代和70年代的阿波羅任務耗資250億美元,抵得上今天的1000多億美元了。換算一下,載人任務的成本是機器人任務的100多倍。

  而且,現在的機器人已經越來越先進、越來越複雜。裏斯説:“看看‘羅塞塔’任務,它是用上世紀90年代的技術設計的,當時手機還是磚塊一樣的大哥大,現在卻變得緊湊小巧而且功能多樣。試想一下,未來的機器人航太器會發展成什麼樣。”

  載人航太的支援者,比如萊斯特大學教授馬丁·巴斯托,認為載人飛行的成本貴得合理,因為它比機器人任務更高效:“想想火星。你可以讓機器人挖掘樣本送回地球,但如果你想搜索可能仍然支援原始生命的地點,還是得送人上去,只有人類才具備完成這種任務所必需的直覺。”

  還有人提出,載人太空任務具有勵志作用,在上世紀60年代,受尤裏·加加林和阿姆斯特朗等宇航員的影響,很多青少年投身科研事業。但反駁者稱,如果在今天的課堂上展示太空照片,更有可能出現的是哈勃太空望遠鏡拍攝壯觀的恒星和星系而非宇航員。“大家更感興趣的是機器人探測器。”裏斯説。

  總之,人類何時能成為未來太空探索的主角還未可知。但有一點是明確的:有一天我們可能會去往其他星球,比如月球或者火星,不過目前的全球經濟形勢註定我們沒法提早啟程。

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