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未来太空探索,载人还是无人?

2019-12-04 08:43:08来源:励志吧0次阅读

美国国家航空航天局(NASA)成功迈出了征服外太空的第一步:12月5日,其新一代载人飞船“猎户座”完成首次试飞,升上距离地球3000英里的高空后顺利返回,落入太平洋预定海域,其成功发射被视作“美国航天的新起点”。NASA放言,“猎户座”注定将一马当先,有朝一日将人类送往月球、火星以及更遥远的宇宙。

目睹这一重大时刻令很多在项目背后默默付出的科学家们难掩激动和喜悦。在放弃了以航天飞机作为载人航天器数年后,美国人终于又能够期待依靠自己的能力到达太阳系的其他地方了。

但在另外一些人看来,将人类送入太空不仅成本高昂,而且徒劳无益,最终还可能有害于真正的科学。他们认为,相对低廉的机器人才是太阳系探索的未来,比如欧空局已经成功开展的“罗塞塔”和“菲莱”对67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的探测,而美国重返载人飞行任务的承诺令他们失望无比。诺贝尔物理学奖得主史蒂芬·温伯格更是毫不讳言:“有一段时间我还以为奥巴马总统想明白了,打算断了美国将人类送上太空的念想。但不幸的是,随着‘猎户座’的试飞,这个希望已经彻底破灭了。”

未来的太空探索,载人还是无人?两大阵营态度鲜明,各执一词。

机器人是助手还是主力军?

据英国《卫报》报道,伦敦大学伯贝克学院的天文学家伊恩·克劳福德的观点很能代表“载人派”的立场。他认为,虽然现代机器人能够胜任一些非常复杂的任务,但有些研究,却只有人类才能开展。

“我们从阿波罗登月计划了解到了很多,但它们的着陆点都局限在月球一侧的赤道附近。”克劳福德说,“它们带回地球的样本都是月球表面的岩石。而在更远的月球另一面,有一片陨石撞击过的区域。如果我们能够发掘这些地区,并把样本带回地球,那么我们对于地球及其卫星月球在遥远的过去是如何形成的认知将会得到改变。”

克劳福德设想,可以仿照南极研究基地,在月球设立多个殖民地,派驻宇航员,探测月球地貌,执行观察任务并收集样品。“这些任务可以使用机器人月球车作为助手,但最终要依靠人的直觉和领导力,”他说,“人类与机器人将携手合作。”而在月球之后,火星和小行星等目标也会以类似的方式进行探索。

而“无人派”也有充分的理由。英国皇家天文学家马丁·里斯说:“看看太阳系探索已经取得的伟大发现,绝大多数任务都是机器人探测器完成的:土卫六泰坦上发现了大量碳氢化合物湖泊,土卫二上存在地下海洋,都是很好的例子。”

里斯强调,在无损于科学研究的前提下,载人航天仍可以继续,留给太空探索技术公司(SpaceX)这类私企就好,国际空间站目前正依靠它们的火箭运送货物,“不过,我认为,行星探索的未来将继续由机器人探测器主导,它们将扩张到整个太阳系。你可以想象机器人在小行星上采矿、在太空或月球上建造大型设施的场景。”

载人航天阻碍了真正的科研?

从上述角度看,依靠人类进行空间科学探索缺乏正当理由,这也是温伯格着重强调的。在他看来,国际空间站完全可以称作“轨道上的败笔”,从没产生过重大的科学发现,除了一个宇宙射线实验以外,而这个实验其实利用无人卫星就可轻易完成了。他补充说,事实上,整个载人航天计划耗资如此巨大,却几乎没创造什么科学价值。

温伯格认为,载人航天飞行阻碍了真正的科研。他举例说,2004年,时任美国总统乔治·布什宣布了NASA载人航天新构想,提出重返月球,进而飞向火星的计划。几天后,NASA决定削减无人项目的经费,因为它们“无法明确支持总统的太空探索愿景目标”。换句话说,为了支持载人飞行任务,只好砍掉一些科学项目。

另一个更糟糕的例子是美国的超导超级对撞机。温伯格说,这个投资120亿美元在得克萨斯州建设的项目,原本希望通过让亚原子粒子以巨大的能量碰撞来研究物质的结构,但在1993年被美国国会取消了,理由是同期还要建造国际空间站。在二者取其一的“对决”中,国际空间站由于主要投资方是美国这个政治原因胜出了。十年后,欧洲核子研究中心建造了大型强子对撞机(LHC),并在2013年用它发现了希格斯玻色子,待明年重新开放后,还将用它来寻找暗物质和其他奇异粒子。对于身为物理学家的温伯格来说,这大概是他心里永远的痛吧。

而美国作出了一个悲催的决定,建成了国际空间站,“产生的唯一的真正技术与维持人类在太空中生存有关——倘若让人类上太空毫无意义,这样的技术又有何意义?”

那么,科研和载人航天就无法兼顾了?克劳福德可不这么看。觉得机器人工作效率更高,这只是个幻想。“试想‘菲莱’,”他说,“它着陆67P彗星时的确反弹了,最终只工作了两三天——尽管这是非常、非常重要的工作。而如果我们开展一个更大规模的任务,有人类在探测器上,即使是复杂的地形,宇航员也能够熟练地降落,也就不会有反弹。之后,仪器包可以留在彗星上,而岩石、土壤和冰等样本将被带回地球仔细研究。这就是载人任务可以做到的。”

载人飞行贵得有理?

载人和无人飞行任务的科学回报率不同,这一点可以通过1972年的阿波罗17号载人登月任务和2004年登陆火星的“机遇”号探索任务得到生动的展示,克劳福德说。

“阿波罗17号在月球上呆了三天,宇航员在月球表面行走了31公里的距离。他们还在月球上钻了一个3米的洞,留下了一系列仪器,带回了76公斤岩石。”

“而‘机遇’号花了10年时间才移动了总共31公里。更重要的是,它没有返回任何形式的样本,没有钻孔,只传回了有限的数据。”

克劳福德说,基于阿波罗登月计划发表的科学论文数量大大超过了所有由机器人执行的月球和火星任务产生的论文数量,“它的科学遗产远远大于我们开展的任何其他探索任务。”

不过,这份遗产的代价可不菲。上世纪60年代和70年代的阿波罗任务耗资250亿美元,抵得上今天的1000多亿美元了。换算一下,载人任务的成本是机器人任务的100多倍。

而且,现在的机器人已经越来越先进、越来越复杂。里斯说:“看看‘罗塞塔’任务,它是用上世纪90年代的技术设计的,当时手机还是砖块一样的大哥大,现在却变得紧凑小巧而且功能多样。试想一下,未来的机器人航天器会发展成什么样。”

载人航天的支持者,比如莱斯特大学教授马丁·巴斯托,认为载人飞行的成本贵得合理,因为它比机器人任务更高效:“想想火星。你可以让机器人挖掘样本送回地球,但如果你想搜索可能仍然支持原始生命的地点,还是得送人上去,只有人类才具备完成这种任务所必需的直觉。”

还有人提出,载人太空任务具有励志作用,在上世纪60年代,受尤里·加加林和阿姆斯特朗等宇航员的影响,很多青少年投身科研事业。但反驳者称,如果在今天的课堂上展示太空照片,更有可能出现的是哈勃太空望远镜拍摄壮观的恒星和星系而非宇航员。“大家更感兴趣的是机器人探测器。”里斯说。

总之,人类何时能成为未来太空探索的主角还未可知。但有一点是明确的:有一天我们可能会去往其他星球,比如月球或者火星,不过目前的全球经济形势注定我们没法提早启程。

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