孫維新教授講授人類太空夢想:未來上太空成本低 方便得就像坐地鐵
孫維新在講座現場
人人上天?太空電梯承載夢想
“大家想不想去太空?”孫維新首先這樣問現場的聽眾。他說,雖然很多人都向往太空,但前往天空并不容易,需要掌握足夠的知識。但孫維新表示,未來可能會出現太空電梯,那樣人類進入太空就會變得非常簡單。
據介紹,要制造太空電梯,最關鍵的是纜繩,上世紀九十年代出現的碳纖維技術讓其成為可能。碳纖維材料有很多的細絲,細絲的直徑不到2微米,須知,一根頭發的橫截面也有100微米。孫維新介紹,雖然每一根碳纖維細絲都微不足道,但它們互相纏繞后形成的纜繩則不可小覷,軟度超過塑膠,硬度超過鋼鐵,是制作太空電梯纜繩的最佳材料。
“人類為什么要去太空?”孫維新認為,一是由于人類本身具有好奇心,畢竟自古以來,人類就對天空星辰充滿了想象,希望有朝一日能與星星、月亮、太陽同行;二是希望開發太空資源,譬如去小行星上采礦;第三個原因則是要尋找人類新的家園。
成本降低:火箭用完還可回收
目前,人類已經掌握了豐富的太空技術,進出太空的成本不斷降低。靠著一批批科學家、工程師的努力,以后人類進出太空的成本可能將降低到想象不到的地步。孫維新說:“未來的孩子要出門上太空,可能就像現在的人們搭乘地鐵一樣方便。”
孫維新還介紹,人類有史以來的第一個太空人是中國人“萬戶”,是一個有錢人,總想著“欲上青天攬明月”。當年他做了一個實驗,在椅子下面捆綁了很多火箭,想依靠火箭將自己送上天空,結果卻是“轟隆一聲,人不見了”:“雖然萬戶的實驗是失敗的,但是他的方法和原理卻和現代的火箭技術如出一轍。”
孫維新還提到,民間航天公司的興起使人類進入太空的成本越來越低。特斯拉汽車創始人馬斯克就曾發展出了獵鷹9號重型火箭,可以將64噸重的物體送入太空,并且將一輛紅色跑車發射升空。馬斯克還打算在2030年送10000人去火星,建立第一代人類火星殖民地。
孫維新說,馬斯克的一大貢獻在于成功發展了火箭回收技術。一節火箭箭體的價值超過6000萬美元,在沒有回收技術的情況下都是一次性使用,因此成本十分巨大。而馬斯克成功地讓脫落的火箭平穩地降落在10米長、10米寬的海上無人平臺上,這回收技術的實現極大降低了人類發射火箭的成本。
新奇體驗!一杯咖啡循環飲用
孫維新曾經在美國宇航局工作過。他說,以前美國發射航天飛機時有很多的講究,例如,發射現場要設置一個裝有120萬升水的水塔。原來,航天飛機發射升空時,會產生超過200分貝的巨大噪音,而人類的耳朵最多只能承受120分貝。因此需要在發射之前的16秒鐘時間,將這些水注入發射場,利用液態水氣化的過程,將噪聲的能量帶走。
航天飛機發射過程中,兩個助推的固態燃料火箭會脫落。它們是如何脫落的?孫維新解密說,原來在固態燃料火箭和航天飛機結合的地方,安裝有炸藥,引爆炸藥火箭脫落,然后航天飛機繼續前行。
航天飛機僅需要8分鐘左右就可以抵達距離地球300公里至400公里的軌道高度。進入軌道后,航天飛機關閉主引擎,就開始進入了失重狀態。這個時候,所有沒有被固定的物體都會呈現出漂浮狀。其中,飲料、水等液體會呈現為球形。
“今天的咖啡可能就是昨天的咖啡。”孫維新說,由于太空飛船上的水分非常珍貴,所有的水都會循環過濾使用,包括人體的尿液。因此,今天喝下去的咖啡,可能經過一輪循環后形成水分,會重新用于泡制咖啡。
太空生娃?期望人造重力技術
孫維新說,宇航員在太空中沒有白天和晚上的概念,基本上是困了就睡、睡醒了就開始工作。太空飛船上的馬桶開口只有10厘米,排泄物要用袋子封裝,但由于人體內有很多的微生物,微生物發酵后會產生氣體、易爆,因此還要將排泄物倒入消毒劑、封裝后揉捏15分鐘。
但是對于人體來說,生活在太空環境下會引發很多的生理問題。譬如連續5天保持一定的睡姿后,頭部會出現腦充血現象,血液阻塞鼻竇從而導致味覺的喪失,而體液上升到眼球后方,會導致眼球變形,影響視力。
現場互動時,有聽眾問,如何解決在太空中生孩子的問題。孫維新回答說,人類遲早要在太空中生孩子,只有在太空中出現新一代的人類,人才能在太空中走得更遠,因為這一代的人類會更加適應太空環境。但從目前來看,在無重力的環境下生育的難度還比較大,未來人類會創造出人造重力,這樣才能在太空中繁衍下一代。(記者 李鋼)