本報記者 劉 霞 綜合外電

　　英國《每日電訊報》在近日的報道中指出，從終結自然災害到一個小時從倫敦飛到雪梨，科學家們正在研發的一些新型太空技術有望解決人類目前面臨的最大挑戰。

　　讓我們打開腦洞想像一下：假如嚴重的暴風雨、龍捲風和山洪暴發都不再是人類的威脅；或者，不到一個小時就能從倫敦飛到澳大利亞；再或者，我們對於創世之初和宇宙結構的理解已經非常先進成熟，時間旅行不再只是紙上談兵……

　　這些方興未艾的技術此時此刻正在加州帕洛阿爾托的一個實驗室中進行孵化，這一實驗室由美國航空和國防巨頭洛克希德-馬丁公司建成，正在研發據稱將改變世界的科學技術。

　　洛克希德-馬丁公司目前正與美國航空航太局（NASA）、全球頂尖大學以及一批商業夥伴攜手，共同開發4項極富未來主義色彩並有望改變歷史進程的項目：保護人類生命；更多地了解宇宙的起源；高超音速飛行以及預防世界末日的到來。

　　追蹤閃電

　　美國怡安公司的全球災難回顧顯示，僅僅5月份，美國就報告了412例龍捲風，龍捲風、洪水和其他極端天氣造成的經濟損失高達30億美元。

　　極端天氣對地球的影響不容小覷，而且，其造成的影響就像蝴蝶效應一般，牽一髮而動全身。比如，2011年的泰國水災就對全球IT供應鏈造成嚴重衝擊。由於泰國是全球第二大硬碟製造國，市場份額約佔全球的25%，因此，水災導致全球硬碟的産量大幅下降，價格全線上漲。

　　我們對龍捲風等災害的預測越精確，就有越多的生命得到拯救。“地球同步閃電測繪儀（GLM）”將為我們爭取到難以想像的更多時間。

　　洛克希德-馬丁公司先進技術中心副主管斯科特·福斯説：“除了襲擊地面的閃電，雲層中還有很多其他活動發生，這些數據有助於我們預測極端天氣。”GLM將被放入美國氣象局的氣象衛星GOES-R內，並於明年發射升空。

　　GOES-R首席工程師史蒂文·喬利解釋道：“這是一個與哈勃望遠鏡同級別的儀器，使用一般用於觀察星星的技術來審視我們的地球。在龍捲風形成前的10分鐘，閃電活動會陡然增加，這就意味著我們能夠挽救更多生命。”

　　這一高科技天氣追蹤器能以每秒500幀的速度給地球拍照，也可以幫助飛機避開風暴體系，並在地面的電網面臨威脅時發出警報。目前，科學家們正在研製以GLM原型為基礎的各種版本的儀器，將來可派往世界各地，為人類服務。

　　如同地球上有颱風、地震、海嘯等惡劣的自然災害一樣，太陽上也會發生劇烈的爆發活動。日冕物質拋射是其中規模最大、對地球環境影響最為嚴重的太陽爆發活動現象。它表現為在幾分鐘至幾小時內，約幾十億到幾百億噸的日冕物質以每秒幾十公里至每秒一千多公里的速度從太陽向外劇烈拋射。拋射出的物質若對著地球方向傳播，則會對地球的高能粒子環境和地磁環境造成強烈擾動。

　　小一點的拋射能讓衛星和全球通訊系統發生故障，導致航空管制和電網中斷；而大一點的拋射産生的危害更大。喬利説：“它們隨時會發生，而且，可能會導致全球某些地方在5個月內斷電。每年，保險公司要為這些事件導致的電力故障賠付100多億美元。”一款新的太陽紫外成像儀（SUVI）將被置於GOES-R上，用來追蹤這些地磁事件並讓其造成的損失降至最低。

　　另一款名為“geoCARB”的設備目前正由洛克希德·馬丁公司與俄克拉荷馬大學合作研製，它將測量地球大氣中的碳濃度並幫助我們建模，從而讓我們精確地了解碳元素未來將對地球上的生命産生何種影響。

　　時間旅行和來自創世之初的明信片

　　除此之外，洛克希德·馬丁公司正與美國亞利桑那大學攜手建造一款超敏近紅外照相機（NIRCam），希望能借此拍攝到創世之初的景象。

　　NIRCam將被安裝在詹姆斯·韋勃太空望遠鏡上，于2018年10月從法屬蓋亞那搭載歐洲航太局的阿麗亞娜5號（Ariane 5）運載火箭前往太空。NIRCam將使用日冕觀測儀（宇航員可以用這種儀器拍攝一個明亮中心物體周圍非常模糊的物體）來探測光線，有望拍攝到最早的恒星和星系在形成過程中的詳細影像。喬利説：“通過光譜儀，我們還可以獲得入射光的更多資訊，比如當時的化學組成以及觀察氣體雲形成的過程等，這將為科學家了解宇宙起源提供線索。”

　　NIRCam將幫助我們了解暗物質和暗能量，儘管我們知道暗物質和暗能量存在，但目前我們的照相機和望遠鏡探測不到它們；NIRCam還能幫助我們從基本層面了解時空的運作原理。

　　喬利説：“我們認為時間在一個方向上發揮作用，但空間的結構並不是以我們想像的形式出現，空間會由於太陽等大型物體而産生漣漪，這種現象是否會導致時間旅行的出現？我不會排除任何可能。《星際迷航》系列電影就展示了諸多此類技術，我的父親曾經嘲笑過這一點，但現在，我認為，它們正在變成現實。”

　　NIRCam收集到的數據將對世界産生深遠影響，這種影響不僅限于研究宇宙起源的宇宙學家；也將對人類的宗教和信仰體系産生重大影響。喬利説：“通過了解宇宙的起源，我們就能解釋目前還不明瞭的一切現象。”

　　以高超音速飛行

　　高超音速太空飛行這一概念並不新鮮，早在上世紀70年代就已出現，是指飛行速度超過5馬赫，也就是5倍音速（6125公里/小時）的飛行。人類以前就達到過這種速度，比如，NASA上世紀六十年代的X-15計劃就已經實現了5馬赫的速度。而且，在近十年的時間裏，X-15先後創造了6.72馬赫和108000米的速度與升限的世界記錄，它的試驗飛行幾乎涉及了高超音速研究的所有領域。

　　現在，有很多商業機構正在朝著高超音速飛行之路上狂奔。比如，德國一個名為“高超聲速航太班機（Hypersonic SpaceLiner）”的項目，希望從90分鐘內將乘客從歐洲送往澳大利亞的飛機將於2030年左右問世。而目前，洛克希德·馬丁公司正在研製20馬赫（2.4萬公里/每小時）和30馬赫（3.6萬公里/每小時）的技術，這意味著一旦研發成功，從英國飛到澳大利亞只需要不到1小時的時間。

　　但想讓速度達到20馬赫的嘗試總是以失敗告終，因為缺少強大而堅固的材料來承受這種速度所産生的高溫，這也可以解釋為什麼下一代的高超音速材料將會極不尋常以及極度複雜。福斯説：“我們已經發明瞭一種材料，其能通過釋放電子來降溫，就像人體通過出汗來降溫一樣。”

　　洛克希德-馬丁公司正與英國帝國理工學院合作，帝國理工學院擁有一個可測試這種材料的高超音速炮風洞。福斯説：“他們擁有最頂尖的優勢。”

　　除了商業旅行外，高超音速飛行還有其他多種用途。比如，在國防領域，它可以讓國家在面對敵軍時佔據優勢。另外，在發生人道主義危機時，它可以使援助更快地到達受害者身邊，只不過在初期，這種飛行的成本會非常高。

　　據美國《防務新聞》週刊6月29日報道，賴特-帕特森空軍基地空軍研究實驗所負責人托馬斯·馬謝洛曾經指出，高超音速是有可能對空軍産生影響的五大“劃時代”技術之一。他在去年9月的一次講話中説：“它能提高生存能力，讓人能夠把握住稍縱即逝的時機命中目標。”

　　軍方領導人多次提到1998年的一件事情，當時，克林頓總統下令用巡航導彈對阿富汗境內的恐怖分子實施打擊，然而，等彈頭終於飛抵時，主要目標-本·拉丹已經離開了。高超音速技術有望消除這種滯後，縮短軍方領導人下達發射指示和導彈命中目標之間的時間。

　　高超音速材料將與碳奈米管等其他新發明一起，被用來製造這些未來的高超音速飛機，粗細只有人類頭髮絲五萬分之一的碳奈米管正在推動電池和奈米技術領域産生重大飛躍。

　　喬利説：“在我們設計宇宙飛船、飛機、汽車到穿戴式設備的過程中，碳奈米管正在導致範式的改變，現在我們有了不需要任何導線就能自己供電並自動開關的感測器，這將有助於我們研製出‘塊頭’僅為目前的千分之一的極微小和精緻的衛星。”

　　除了高超音速之外，《星際迷航》電影中提到的“曲速飛行（warp speed）”更快。《每日電訊報》指出，Warp 9.6的速度將是光速的1909倍，約為1681 762797馬赫，約為2萬億公里/小時。

　　曲速飛行的構想源自上世紀50年代德國一位名叫海姆的物理學家。他在探索“超時空動力”概念時認為“曲速飛行就是利用時空扭曲和時空跳躍實現超光速飛行”。如果磁場足夠強大，宇宙飛船就可以進入一個比我們所在的時空更高的二度次空間，以超光速航行。當磁場一消失，宇宙飛船就會重返現在的時空。

　　在電影中，當地球再也無法適合人類生存，科學家正是運用這一打破了太空對人類的能力限制，實現了到更遙遠外太空尋找延續生命希望的目標。據媒體報道，今年5月份，NASA表示，他們已經成功地在高真空中進行了電磁驅動實驗，實現了曲速引擎的使用。這一消息震驚了整個航太科技領域。如果消息屬實，意味著有朝一日“星際穿越”不再是夢想，將成為人類歷史上開天闢地的大事。但也有科學家質疑這一想法違背了動量守恒定律。

　　避免世界末日的到來

　　2013年2月15日，一顆寬約15米的隕石撞向了俄羅斯的車裏雅賓斯克，造成大約2000人受傷。這是近代史上第一次有一顆小行星能穿破地球的大氣層，並造成大規模的破壞。NASA表示，一直都有太空隕石在襲擊地球，但只有大隕石才會造成大規模的破壞，比如，這顆隕石的寬度需要多於400米，但這麼大的隕石襲擊地球的幾率為1萬年才一次。

　　地球可謂是太陽系的“寵兒”，在太陽系中的位置十分優越，其他巨大的行星會保護地球免受威脅物體的威脅。上一次嚴重的天體撞擊地球的事件發生在1908年，當時一個直徑約為50米的隕石在俄羅斯西伯利亞通古斯地區附近8公里處撞擊地面，爆炸産生的能量摧毀了2000平方公里的森林。由於撞擊地點非常偏僻，僅導致一人死亡。但如果這顆小行星在4小時47分鐘之後撞向地球，它將直接落在聖彼得堡，當時該城市的人口超過一百萬，後果簡直不敢想像。

　　另外，有很多科學家認為，在6600萬年的白堊紀，由於一顆約10公里寬的小行星撞擊墨西哥尤卡坦半島，在地面上留下一個直徑超過177公里的隕石坑（現在該地點被稱為希克蘇魯伯隕石坑），導致當時在地球上極度繁盛的恐龍滅絕。據估算，此次撞擊的能量相當於10億顆廣島原子彈的威力，導致了一系列化學反應。

　　有關這場大災難的模型顯示，這顆小行星撞擊地球産生的“熱脈衝”幾乎將全球的森林和其他一切都化為灰燼，即使隱藏在地下或者是水下也不例外，這些因素導致地球上大約80%的生命達到100%的消亡率，而且，研究人員利用高精度放射性定年分析，對撞擊激起的碎片進行研究發現，它們裏面可能含有放射性材料。

　　NASA和洛克希德·馬丁公司的科學家現在正在尋找避免類似災難的方法。從1998年開始，NASA就在資助對所謂“近地物體”進行分析歸類的項目。不過，預計于2016年9月發射的一個探測器將改變人類與小行星的關係。喬利説：“如果一塊足夠大的物體撞向地球，那將是非常糟糕的一天，我們需要找到接近這些近地物體的方法，我們要做的就是改變它們的運作軌道。”

　　這款名為起源、光譜釋義、資源識別、安全、風化層探測器（OSIRIS-Rex）的小行星採樣返回探測器是一款無人探測器，將前往目前極有可能撞擊地球的“貝努（Bennu）”小行星進行探測。科學家預測，“貝努(Bennu)”將於22世紀末近距離接近地球，碰撞地球的概率為2500分之一。美國宇航局計劃于2016年發射OSIRIS-REx，2018年抵達“貝努”小行星，採集樣本5年之後返回地球。

　　喬利説：“OSIRIS-Rex將靠近一顆近地小行星，採集樣品後帶回地球，我們不會炸掉任何東西，但這只是開始。我們正在學習如何影響小行星的運作路線。”

　　這項任務還有可能在這顆小行星上發現新元素。喬利説：“每次我們從太空帶回樣品，無論是星際塵埃，還是彗星物質，或者太陽內部深處發射出來的粒子，有關太陽系形成的所有理論都會有所改變，如果你有一本超過10年曆史的科學教科書，現在或許可以把它扔到一邊了。”

　　福斯説，保護地球不僅包括抵禦小行星，“最大的秘密是火星上的水發生了什麼事情。我們為NASA建造了火星大氣與揮發物演化任務（MAVEN）探測器，這是首個專門用於研究火星稀薄上層大氣的探測器，將從火星獲得樣本，從而幫助我們理解火星的大氣層發生了什麼事情。這些數據將幫助我們更好地理解火星大氣層的複雜環境，從而弄清楚火星未來是否會成為人類的第二個家園。”