未来的太空超级农场

    由于世界人口急剧膨胀，加上一些地区灾害不断。粮食减产，因而粮食问题也和能源问题一样，愈来愈引起世界各方面人士的关注。

    本世纪初，世界人口大有可能突破100亿大关。另一方面，由于各种原因，地球上可以耕种的土地在一天天减少。因此，在很长的一段时间内，粮食匮乏势必也将成为一个全球性的战略问题。

    俗话说，“民以食为天，不解决吃饭问题，其他问题便无从谈起。可是，拥有广阔天地和得天独厚的大气环境的地球尚且如此，对于只有弹丸之地的太空城来说，要解决多至万人的饮食问题，又谈何容易呢？”

    面对这一问题，人们大可不必为此担心。未来太空城的实际情况并不像人们所想象的那么严重。而解决的办法当然不是靠地球供应。因为如果按每人每天需要9斤食物、水和氧计算，那么，一万太空居民每天就得由地球往返运输45吨的供应品。就是用现代最先进的航天飞机运输，平均每天至少要发射1.5次，而且还只能把各种物资从地面运送到地球的近地轨道。

    按现有航天飞机每次运费7000万美元计算，全年从地球到近地轨道的运费至少要花400亿美元。由此可以看出，万人的太空城，仅靠地球来供“养”是不行的。

    有上策吗？惟一的出路就是在这座具有小地球环境的太空城上建立起工厂化的超级农场。这种农场，昼夜都有充足的阳光照射，温度、湿度和二氧化碳含量都由人工控制。在那里，常年如春，“风调雨顺”，不会有旱涝虫灾之虑，各种作物都可以茁壮成长，在这种工厂化了的农场里，从选种、栽培、耕作直到收获，都和地球上广种薄收的农业生产方式截然不同。它将采用21世纪最先进的农业科学技术，像工厂生产工业品那样，在每人平均不到一分地的农场里，可以源源不断地生产出品种齐全的粮食、蔬菜、水果、鱼肉蛋奶以及营养丰富的其他食物。对于未来的太空农场来说，计算产量的单位决不是每年亩产多少斤粮食，而是每天亩产多少斤食物。这是太空绿州上的独到之处！

    未来的太空制药厂

    自古以来，人类就希望自己能健康长寿，如能长生不老，当然就更好了。尤其得了不治之症的时候，都希望能找到灵丹妙药，以战胜死神的威胁。

    在我国民间曾流传着这样一个神话，说的是一个皇帝只身一人躲在黟山炼丹，果然成了神仙，得以升天。黟山就是现今安徽省的黄山。后来，根据这个神话，唐玄宗才下令把黟山改为黄山的。李白的著名诗句“仙人炼玉处，羽化留余踪”，也说黄山是仙人炼丹的地方。诸如炼丹升天的神话固然不可信，但在今天，随着生物学、医药学的迅速发展，人类不仅可以升天，而且还能够在太空制药厂里炼制真正的灵“丹”妙“药”。把许多患了不治之症的地球人从死神手里夺回来。

    这不是信口开河，也不是无稽之谈。我们知道，当今世界上，许多激素、酶、抗体或其他特效的医药制剂，都是通过培养细胞这一途径制取出来的。可是，要想在体外大规模地培养出活细胞，却面临着许多难以克服的困难。

    通常，制药学家们都是选用哺乳动物的细胞进行培养的。欲使这些细胞在脱离原体后仍能继续执行某种功能或进行正常的新陈代谢，必须使它们依附在某些物体上。要是没有一种可以依附的表面，这些细胞就会失去生存能力，也就无法生产出有价值的生物制剂来。进行细胞培养，需要专门设计一种适合于它们“居住”的多层膜培养罐，并为它们提供必要的“营养”，但由于细胞的互相堆叠，会使下面的细胞被上面的细胞“闷”死。

    为了解决这个问题，近年来国外又改用一种塑料制成的小球，它的直径小于百万分之一英寸，让每个细胞“居住”在这种小球上，这样，细胞之间互不干扰，能够很好地生存下来。但在地面上由于重力的作用，依附在小球上的细胞容易沉降到培养罐的底部去，从而形成比细胞厚几倍的堆积层。其结果是上层细胞“丰衣足食”，而下层细胞却在“忍饥挨饿”。特别是由于在罐底堆积了许多代谢废物，还可能使上层营养丰富的细胞葬身于下层干瘪细胞所产生的毒素之中。要使它们能够存活，需要不断地搅拌营养液。可是，旋转搅拌又会加速本来就很虚弱的那些细胞的死亡。

    如果在太空城的制药厂里，就些棘手的生物工艺难题，就能得到迎刃而解。因为在失重的空间环境中，细胞和小球都不会沉降到容器的底部，因此细胞可以安然地悬浮在培养介质中，永远保持旺盛的活力。将来利用这种方法就可以在太空城的制药厂里生产出大量的各种生物制剂，然后向地球出口，以治疗地球人的一些顽症。

    失重环境的另一项重要应用就是生物物质的分离和提纯。例如生物学家和医药学家们最感兴趣的电泳技术将在未来太空城的制药厂里发挥出举足轻重的作用。所谓电泳技术就是将质量和电荷的比值不同的粒子在电场中分离的一种方法。利用这种方法既可能分离不同组分的混合物，又可以分离细胞和蛋白质，甚至可望从“衰老”的细胞中分离出“年青”的细胞，或者从含有癌细胞的细胞中分离出“健康”的细胞。在地面上，电泳技术无用武之地，很难发挥出有效的作用。这是因为在地面上的电泳分离过程中，不论多么小的粒子都同时受到电场力和重力的沉淀作用。在电力使细胞或它们的培养介质受热时，将同时发生对流和作沉淀用。如果重力大于电场力，沉淀就起主要作用，反之，对流将起主要作用。但无论沉淀还是对流都会使本来已经分离的组分重新混合，从而大大降低了电泳分离的效率。然而，在失重的环境下，上述弊病却不复存在了。“阿波罗——联盟”号飞船在进行联合飞行时曾进行过电泳分离试验，试验结果表明，在失重环境下可以从大约5％的肾细胞中分离出尿激素。据计算，其分离效率要比地球上的高6～10倍，而且质量极好。这种尿激素是溶解血检或凝血的一种特效药。在地面上，要制造出这种尿激素那是很难很难的，即使制造出来了，成本也高得惊人。将来，如果能在太空城中投入批量生产，仅美国一个国家，每年至少可以使5万人免死于凝血症。

    航天飞机投入正式使用之后，美国和西欧的一些工业公司计划在航天飞机携带的空间实验室上进一步进行电泳技术试验。试验的第一个目标就是从血浆中分离出激素、酶和蛋白质。美国一位从事空间生物制品研究的专家威斯指出，在空间中利用电泳技术生产血浆蛋白的效率要比地球上的高700倍。

    在太空制药厂里制取骨胶原也是大有可为的。这种骨胶原是形成肌腱、神经、皮肤、骨骼和血管的基础。从人体组织中提取或复制的骨胶原，可以作为治疗创伤或烧伤的人造皮肤和人造角膜或有助于进行心血管和整形手术的其他薄膜。目前美国巴蒂尔实验室正在研究骨胶原的制造工艺。但在地球上，这种骨胶原是很难生产的，特别是在复制过程中由于重力的作用，蛋白质纤维容易固着，从而导致骨胶原的凝胶体成为一种质量不均匀的结构。而在空间的失重条件下却很容易制取质量极优的骨胶原。巴蒂尔实验室的专家K·休斯认为，在空间制取的优质骨胶原每磅价值可达10万至1000万美元，比黄金要贵若干倍！

    这一切至少可以说明，在空间发展制药业或生物制品业的前景是激动人心的，也是十分迷人的。疫苗制品的生产，人体细胞和白蛋白的提纯和制造，红血细胞生成素的制备，各种激素或酶的生产，白细胞或红细胞的分离和培养等，都可能发展成为一种有万利可图的行业。有人估计，仅就疫苗一项，每年可能得到的经济收益将超过15亿美元。因此空间制药业和生物制品业将在未来的空间工业化中占有十分重要的地位，而且也将是未来太空城优先考虑的发展项目之一。一旦太空城经营的制药厂或生物制品投入正式生产，每年将有大量的特效药物或贵重的生物制品向地球出口，销往世界各地。可以想象，地球上有一些人得了“不治之症”以后，服用了来自天堂里的灵“丹”妙“药”而得以起死回生的时候，他们当然不会忘记，拯救他们的“救世生”原来就是迁居太空城的地球人。

    未来的太空旅游业

    在当今世界上，旅游业是现代文明社会的重要组成部分，也是现代社会是否充满生气、活力的一个重要标志，同时也是许多国家捞取外汇、繁荣经济的重要手段之一。1980年，世界各国仅旅游业所获得的经收益就达960亿美元。因此，各国都根据本国的特点，积极开发旅游资源，并采取一切有效措施招引游客，大力发展本国的旅游事业。可以想见，随着各种高速而廉价的空间交通工具的相继出现，特别在太空城诞生以后，太空旅游业无疑也会成为空间工业化的一项重要内容。

    太空旅游，这是千百年来人类的共同愿望。1961年前苏联宇航员加加林终于把这一愿望变成了现实，开创了史诗般的载人航天新纪元。从那时开始，虽然在27余年里，已有200余人进入宇宙空间，但太空旅游至今仍被那些体格健壮的职业宇航员所垄断。造成这种局面的原因固然是多方面的，但太空旅游费用之昂贵是一个重要原因。有人计算过，20世纪60年代用“雷神”导弹改进的运载火箭把每公斤有效载荷发射到空间原费用高达20万美元。再拿“阿波罗”登月飞行用的“土星-V”号运载火箭来说吧。它能把120号的有效载荷送上近地轨道，或把50号重的“阿波罗”飞船送上月球轨道。但不要忘记，一枚“土星-V”号的造价却高达1.85亿美元。就算上月球去旅行吧，如果用“土星-V”号运载火箭，即使50吨重“阿波罗”飞船的重量全都装载旅客，那么每公斤体重的发射费用也得高达3700美元。一位旅游者即使有60公斤的体重，至少得付22.2万美元的发射费用。由此可见，这种别开生面的太空旅行，又有谁能付得起如此惊人的费用呢？

    当人类历史跨进20世纪80年代之时，美国国家航宇局创造了载人航天史上的伟大奇迹，这就是第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在1981年的两次试航和1982年的第三次试飞都获得了圆满的成功。因为它可以重复使用百次，这就大大降低了发射费用，为科技人员或普通游客带来了太空旅行的新希望。一些宇航专家认为，航天飞机试航的成功，标志着普通人到太空旅行已经有了良好的开端。尽管“挑战者”号航天飞机爆炸，造成七名宇航员全部遇难。但这一悲剧并没有阻止人类继续向太空进军的步伐，太空旅游终将成为活生生的现实。

    美国加利福尼亚州的一家咨询公司——“空间——地球”公司受美国国航宇局的委托，负责研究和展望了今后几十年空间工业化的发展前景。这家公司的经济学家保罗·西格勒在谈到空间工业化时指出，太空旅游业肯定会发展成为“一项新兴的事业”。

    美国科学应用公司也是热衷于空间工业化的另一个研究单位。这家公司曾于1978年4月15日发表了题为“空间工业化研究”的专题报告。报告不仅指出太空旅游业是空间工业化的一个重要组成部分，而且还估计，在从1985～2010年间空间工业化的时代里，单凭太空旅游业这一项的经济收益就可以达到15亿美元之多。

    应该指出，发展空间旅游业的关键是发展更加先进而廉价的空间运输系统和太空城。根据宇航专家和竭力主张空间殖民化人士的设想，不论是发展更加先进的空间运输系统，还是建造人类盼望已久的太空城，都可能在本世纪初变成现实。到那时，人类向往的宇宙空间就再也不是职业宇航员的世袭领地，而变成可供全人类共同分享的乐园。换句话说，具有一般健康状况的任何人，都有资格到空间去旅行。当然，太空旅游者将包括各式各样的人。有的是到空间去开展科学研究和科学实验的自然科学家，有的则是专程到太空去体现生活的文学家、艺术家以及新闻工作者，也有到太空城参观访问的各国政府首脑，还有去太空城洽谈贸易生意的各国商人。当然，那些朝思暮想、希望分享太空旅行之乐的普通游客也是能够如愿以偿的，不过是按顺序排队，耐心等待。也许，地质学家和探险家们，是最有希望到月球，到太阳系其他行星，到小行星上去从事实地考察任务和探险任务的了。太空旅游者的目的尽管不尽相同，但是，太空城却是他们非参观不可的游览胜地，这就为大力发展太空城的旅游业开辟了无比广阔的前景。

    美国普林斯顿大学教授、空间殖民化最积极的倡导者奥尼尔，在预言今后一百年内人类社会的发展前景时曾乐观地指出，到2081年，将出现每秒行程500公里的宇宙飞船。在太阳系内，尤其是在木星和火星之间的小行星带之中，将出现许多太空城群，届时“每年将有两亿人往返于地球与太空之间。”如果他的预言能够实现，那么由此而发展起来的太空旅游业岂不就对未来太空的经济发展和社会繁荣产生出不可估量的巨大影响吗！

    未来的太空城

    极力主张空间殖民化的科学家们认为，建造和发展太空城决不是权宜之计，而是人类社会发展的必然结果和长期的奋斗目标。那么，在今后一百年内，空间殖民化的发展前景究竟会如何呢？

    这是千百万好心人最为关心的一个问题。科学家从来不相信算命先生的鬼话，也从来不对那些盲目的空想主义寄予什么希望。他们喜欢站在“现在”这块基石上，用冷静的科学态度预测和回答一切问题。如果说他们有什么天分的话，那么，这倒是他们的本能。地球上的问题千头万绪，而且有些问题，比如人口膨胀、地球资源短缺、环境污染、潜在的核战争危险等，都是关系到人类未来前途的重大问题。近年来，未来学开始以它独有的魅力吸引着数以万计的科学家，他们正在对上述问题进行系统而深入的研究，并开辟了一个又一个崭新的研究课题，其中最时髦的课题莫过于地球上的“人口爆炸”问题。为什么呢？因为这个问题是我们的子孙后代所面临的一个严重问题，也是我们今天描绘未来太空城发展前景的重要依据之一。

    未来科学家们普遍认为，除了发生热核战争，地球上的“人口爆炸”问题就是不可避免的。它将是今后一百年内世界面临的最棘手的问题。

    人口增长率的不断升高是引起人口爆炸的根本原因。人口学家早已密切地注意到，在人类历史上，过去几千年世界人口的增长并不显著，但在最近一二个世纪中，人口增长的速度却变得愈来愈快了。联邦德国教授德·冯·布兰肯的研究指出，在1750年之前，大约花了1000年的时间，世界人口才翻了一番，但在后来的150年内，也就是到了1900年，世界人口就又翻了一番，紧接着的一次人口成倍增长只用了65年时间。从1965年到2000年世界人口又翻了一番。

    目前，在地球上生活的人大约为60亿，其中四分之一生活在东西方的工业国家里，四分之三生活在发展中国家里。在工业国家中每年的人口增长率约为0.8％，而发展中国家有的则高达2.2％。如果从此之后不发生严重的大灾难和特大的战争，那么，到2025年将增加到80多亿，而到2080年有可能会突破百亿大关，甚至会有120亿人生活在地球上。值得注意的是，人口学家们在进行这些估计时，还是以逐渐减少的人口增长率为基础的。

    在今后一百年内，如果出现这种局面，我们的地球能对付得了将近3倍于今天世界人口的沉重负担吗？别的暂且不讲，仅以粮食供应来说吧，据世界粮食组织报告，在发展中国家，今天，每5个人中就有1个患有严重的营养不良症。可以想见，到了2080年，如何填饱120亿人的肚皮当然就更成问题了。目前，世界上平均每人每年消费360公斤谷物。如按此标准推算，为了养活120亿人，届时每年需要生产43亿吨谷物。若按发达国家的人均消费水平即480公斤谷物计算的话，到2080年120亿人的总需求量将高达58亿吨谷物，即使到2080年能够把全世界可用于谷物生产的耕地从现在的6亿公顷扩展到10亿公顷，则意味着每公顷的粮食产量应从现在的15吨增加到43吨，即分别比现在的单位面积产量增加2到3倍。从现在的农业科学技术水平来看，要做到这一点又谈何容易！

    可以想象，人口的大幅度增长，除了吃饭问题难以解决外，资源短缺问题也会变得日趋严重起来。有人认为，由于资源短缺而带来的分配问题甚至可能会引起核战争。这也许意味着，如果解决不好，人类的文明势必将面临着崩溃的严重危险。

    难道说，只有核战争才是挽救人类文明社会得以幸存下来的惟一出路吗？当然不是。设法严格控制世界人口的增长，寻找可替代的新资源，也是一些行之有效的办法。尽快发展空间移民化事业，以便让更多的地球人迁到宇宙空间去“安家落户”，也许是解决地球上人口爆炸和资源短缺等问题的重要出路。

    从技术上看，随着空间技术的迅速发展，在宇宙空间中建造太空城并不存在很多困难。但是，要想从根本上减轻地球上人口迅速增长的压力，到2080年，至少应让过半数或三分之一的地球人迁到宇宙空间去定居。如果有三分之一的地球人，即40亿人到宇宙空间去定居的话，则除非要建造40万座、每座可居住1万人的太空城。据现在太空城设计师们估计，每座可居住1万人的太空城至少需要10万吨的结构材料。这就是说，建造40万座太空城，至少需要400亿吨的结构材料，实际上，所需要的原材料恐怕会远远地超过这个数字。因为为了确保每座太空城的经济发展和繁荣，还需要源源不断地供应发展工农业生产所需要的各种原料。在空间殖民化的初期阶段，主要是靠月球资源。但是，若要建造数10万座或上百万座太空城，光靠月球资源显然是不行的。

    未来人类如何往来太空和地球之间

    据科学家的设想，当人类进入开发小行星的新时代之后，空间殖民化将可能出现两种不同的发展趋势一种是建立起超大型的太空城，另一种是发展自治的小型社会团体，或称为自治的“宇宙新村”。

    在未来空间殖民化的时代里，主要是建立可居住1万人的车轮型太空城。因为根据地球上的经验，如果城市人口过多，例如超过10万人，不仅难以管理，而且也容易出现盗窃、暗杀、抢劫等种种犯罪活动或其他不道德行为等社会问题。但在未来空间殖民化时代里，为了建立完全独立于地球的社会实体，也需要建立一些较大型的太空城。这种太空城不同于1975年夏季研究中设计的斯坦福轮状太空城。这种超大型太空城是由两个圆柱体组成的“姐妹城”。

    每个圆柱体长34公里，直径6.7公里。它们都以相反的方向和每隔两分钟就旋转一周的速度绕轴自转，以产生与地面上类似的重力。两个圆柱相隔90公里，但可以互相往来。这两个太空城虽然近在咫尺，然而寒暑各异，当一个太空城正处于炎夏季节时，另一个则恰好在寒冬腊月里，好似地球的南半球和北半球一样。

    在“姐妹城”的外部有两个带有许多“花盆”状的圆环结构，每个“花盆”都是一个独立的农业区。那里没有旱涝灾害，而是土壤肥沃，阳光充足，气候温和，湿度适宜，风调雨顺，可以说是太空城上发展农业和畜牧业的理想场所。在圆柱体的顶部设立了工厂、通信设施和码头。在圆柱体的两端部署太阳能发电站，为太空城的农业生产和居民生活提供电力。

    “姐妹城”的内部不仅有环城的河流，碧波荡漾的湖泊，美丽的花园，而且还有3000英尺高和2英里长的大气层，形成一个带有云彩的蓝天。这样厚的大气层和农业区的土壤是阻止宇宙射线侵入的天然“屏障”。因为整个圆筒体和外壳很厚，完全可以抵御流星体的袭击。对于这种超大型的太空城来说，万一在某个地方被一颗小流星击穿的话，需要300年才能把城内的空气漏光。

    在这种超大型太空城里，如果它的人口密度象斯坦福轮状太空城那样的话，则可以居住2000万人。但在实际上，并没有必要居住那么多人。因为当人类能够建造这类超大型太空城之时，完全可以不用像初期设计太空城那样注意讲经济原则了，而是应该把环境优美、居住宽敞舒适放在首位。到那时，可以把太空城设计成开式布局，其市区安排大致与现在美国马里兰州的哥伦比亚市一样。许多像别墅一样的两层楼独家住宅，或傍山依河，或坐落在碧波荡漾的湖畔，或掩没在绿树丛荫之中，秀丽幽雅，犹如仙境一般。

    在太空城内的各个居住区都设有医院、邮局、饭馆、商业中心和剧院，甚至还有美丽的公园。因为大型太空城是完全独立于地球的，因此那里既重视工农业生产和文化教育事业的发展，也重视各种服务性行业的发展。在太空城的居民们可以完全根据他们自己的专长和爱好选择职业。有的可能成为农业专家、工程师或管理人员，有的可能是艺术家或文学家，有的可能是从事研究某个科学领域的专家。

    上面所讲的是空间殖民化向大型化发展的趋势。但在空间殖民化时代里，特别是在开发小行星的时代里，可能出现的另一种发展趋势，就是允许建立各种小型的自治式社会实体，或称作“宇宙新村”。有些不愿意在地球上生活的少数民族或有独特思想和生活方式的人们，可以自愿结合在一起，到小行星带之中建立起自治的社会实体。也许是因为，地球对于这些人来说，要建立一个他们所希望的国家或自治区，肯定会受到种种限制，或遇到不可想象的困难。例如，印第安人要求建立自治区，犹太人则试图牺牲巴勒斯坦人以建立他们的以色列国等。

    在空间殖民化时代里，这种棘手的问题便可迎刃而解了。不论是少数民族、宗教团体或任何其他人，都允许他们建造起自治的太空城。

    对于希望建立“世外桃源”社会实体的人们来说，更可以到空间去建造他们的太空城，让志同道合的一群人居住在那里，以验证他们新思想或新主义是否具有生命力。从长远的观点来看，通过这类试验，很可能为人类找到最为理想和更有发展前途的社会组织形式和文化形式，这也许是在空间殖民化过程中为人类作出最大贡献的一种崭新的社会组织。

    如果有些人不喜欢在闹市里生活，也可以把全家搬迁到小行星上去安家落户，或者几个家庭自愿组成的小集体，将来在太空城上建造一种小型的宇宙飞船，飞船设备齐全，即有供水、供电系统，也具有开发小行星资源，从事工农业生产所需要的设备。据估计，这样的一套设备可能只要5～10万美元，大约相当于现在地球上许多地区买一座住宅所需的费用。在将来，凡是希望在太阳系内旅行和到小行星上安家落户的人们，只要购买这样的一套设备，就可以长期定居在小行星上或在太阳系内旅行。宇航专家们认为，这样的空间旅行比现在人们横渡波涛汹涌的大西洋还容易。万一遇到不测事件，只要向行星际调查队或附近的太空城发出呼救信号，不用多久援救飞船就会赶赴现场，帮助他们脱险。

    天文学家还估计，在小行星带之间直径30米左右的小行星有数百万颗之多，每颗这样的小行星都可以居住一群人。对于地球上因为战争或政治原因而需要逃难的人们来说，这些小行星很可能是极为理想的“避难所”。当然，对于某些冒险家或具有浪漫主义色彩的人们来说，这些小行星更是他们暂时居住的理想地方。

    上述设想，乍听起来有点像科学幻想一样离奇，但这不是科学幻想，而是完全可以达到的现实。在空间殖民化的进程中，随着人类建造太空城的经验不断丰富，空间交通工具的不断发展，在本世纪的某时候，人类将开始向小行星进军，他们将首先开发与地球轨道相交的那些小行星的资源，并利用这些资源来建造许多款式各异、大小不同的太空城，然后以这些太空城为基地，不断把人类的文明扩展到整个小行星之中。有人估计，在今后一百年内外，无数不同大小的太空城群或“宇宙新村”将像天女散花一样布满火星和木星之整个小行星带之中。每座太空城都以小行星上的资源来发展它们的工农业生产，以繁荣和发展它们的经济。虽然各个的太空城的经济是相对独立的，但是它们之间的贸易往来也是不可缺少的，特别是它们与地球之间的贸易联系或友好往来就更重要了。从某种意义上说，地球仍然是它们推销产品的重要市场，如果在今后一百年内过半数或者至少三分之一的地球人都迁到宇宙空间定居的话，人类往返于天地之间的旅行将变得十分频繁。据空间殖民化的最积极倡导者奥尼尔估计：“到2081年，每年将有2亿人往返于地球与太空城之间。”并预言，到那时将出现每秒3万公里的高速太空飞船。虽然某些太空城与地球相隔数百万甚至数千万公里之遥，但人类乘坐如此高速的太空飞船周游空间中的各个太空城，比今天人们乘飞机周游世界还要容易。这就是空间殖民化展现在人类面前的一个美丽前景。

    未来的太空建筑

    自1969年7月美国宇航员阿姆斯特朗登上月球后，人类便意识到未来的生存空间也许会扩展到地球之外的其他星球。

    科学家预计在本世纪，太空将会诞生形形色色的建筑。太空将会成为人类的又一旅游胜地。本世纪初，进入太空的人数将超过2万人，其中除旅游者之外，还将包括新闻记者、艺术家和科学工作者。为此，不久前，日本清水公司与美国贝尔和特罗蒂公司的专家设计了一种宇宙宾馆，以便今后想要在宇宙轨道上度几天假的人居住。

    宇宙宾馆像现在的人造地球卫星那样，它处在地球上空450公里的高度。宇宙宾馆的形状犹如直径140米的大型游艺场。在宇宙宾馆的四周，房间可供大约100名旅游者住宿。为了使这些旅游者避免由于失重而产生不愉快的感觉，宇宙宾馆将每分钟自转3圈，这样就可以在宇宙宾馆上产生像地球上那样的引力。

    美国航天专家詹姆斯·亚伯拉罕森说：由于宇宙航行非常安全，参加旅游的人不一定要有像奥林匹克运动员那样的体魄，只要经过一般的体格检查，体力达到一定状况就可以了。

    人们完全可以期待有朝一日可以像出差到外地一样收拾简单行装，穿上宇宙服、搭乘航天飞机到太空遨游，到月球或者到更遥远的地方去。

    美国太空总署为了配合星际探险计划，正与波音公司合作研制一种名为“太空花园”的实验性太空舱。这种新型的太空舱，实际上是一个控制生态的“生命维持系统”。

    在这个系统中，将种植诸如橙树、棉花和粮食等植物，为太空人提供食物、饮用水，回收他们呼出的二氧化碳、排出的粪便。

    科技人员还将采用小球藻系统排除二氧化碳，制造氧气，使空气保持新鲜。如遇紧急情况，空气和水可以自成系统，分开使用。太空花园设有引力相对较弱的“运动区”，供游人们尽兴从事“太空运动”。

    太空花园的若干设计方案已完成，其中太空舱中的太阳能电池板能产生35千瓦电量，透过一些特别的镜头把光线聚集到光纤导线上，经过光纤导线传递到终端照明系统，以照射舱中植物。

    预计本世纪初，太空花园将装配在美国第一个永久性太空站上。

    未来太空中的衣食住行

    火星，是太阳系九大行星中除地球之外最适宜人类开发和利用的一颗行星。火星具有比较理想的表面环境，丰富的自然资源，而且离地球较近。人类要在地球之外建立永久性的殖民地，除月球可供选择以外，就是火星及其卫星了。

    在2012年至2014年期间，宇航员将会进行火星之旅。那时宇航员将会穿什么上火星，会在火星上吃什么，在太空中的生活又是怎样的呢？

    一件衣服300万美元。看到这个数字简直让人无法相信，一件衣服怎么会值300万美元呢？然而这不是一般的衣服，是给宇航员订做的宇航服。这么昂贵的宇航服，它到底由什么制作的呢？

    太空环境与我们地球大不一样，在地球上虽然有春、夏、秋、冬的季节变化，但温度的差别也不过几十摄氏度。在太空中则不一样，冷热反复无常。宇航服要做得既能防热又能防寒，其里面共有15层质料，虽然含有15层质料，宇航服也不能做得太厚，不然的话宇航员穿上之后就变做一只大熊猫了，行动起来就很不方便。未来的宇航服关节部位非常灵，加设特别柔软的护垫，而头盔也要加强防高温和太阳紫外线的能力。

    宇航员在太空舱中工作的时候，便可以脱下那身价值连城的宇航服，穿上轻便的T恤衫裤。

    别具风味的太空食品。鸡蛋、蔬菜、牛肉、意大利粉、水果和雪糕等食品，我们都不陌生，其中有些还是我们每天必须的食品。宇航员在太空中也吃这些食品，好像没有什么特别的。但是有一点不同，宇航员在太空中失重的情况下进食是非常有趣的，由于没有重力，食品不会往下掉，只是飘浮在空中，宇航员随时可以张开大嘴来“俘获”这些食品。如果这些食品四处飘浮，那简直会充满整个舱室。这样不但宇航员吃不饱，而且还让这些食品污染了工作舱，因此，宇航员所带去太空的食品必须是完全脱水食品，它们能让宇航员吃得方便，又保证了营养。

    如果所有的食品都从地面带过去，是否能满足未来的太空生活呢？答案当然是否定的。如今宇航员正在尝试开发太空食品。初步计划在太空种植小麦，并且试验在太空煮食，由于从地面带上去的食品全部是脱水包装，宇航员进食前需把食物先加热。新建的空间站有微波炉，而一些航天飞机内已装有可口可乐汽水机。所有的宇航员中也许是美国宇航员最幸福了。因为他们除了可乐，还有橙汁，咖啡等。

    每周沐浴一次。在太空，宇航员只要一天不洗澡，那难闻的气味便很快传遍整个狭小的舱室，引起同伴的不快。

    宇航员可以沐浴，但却不能像在地球上那样随心所“浴”。由于没有重力，水不会往下掉，只会四处飘浮，这样怎么洗澡呢？原来，宇航员要进入一个像睡袋的东西内，把身体裹紧，防止水向周围喷出，袋内有香皂和温水射出，清洁好后，真空机便会把香皂和水抽走。不过，由于带到太空的水有限，沐浴又要用很多水，加上过程比较复杂和花时间，宇航员平日只用类似海绵的东西，用少许香皂水润温擦身子，沐浴只是每周一次的“享受”。

    还有一个有趣的问题是上厕所。在太空没有重力的情况下，粪便及尿液不会往下沉，一不小心便会飘进舱室里来。现在设备改良了很多，排送问题解决得很好。即使是女宇航员也可以放心使用而不用担心出“丑”了。宇航员的粪便要带回地球进行化验，而尿液则会送出舱外。

    大空令人骨头脆弱。未来宇航员所肩负的任务，将会愈来愈重，随着空间站一个个建立，他们逗留在太空的时间亦会逐渐加长，要确保宇航员在太空中能顺利工作，不发生危险，除了太空衣的保护，更需要宇航员有良好的体魄和精神。

    宇航员每天都要在舱内运动，使自己尽快适应太空。在地心吸引力很低的太空，重量感会突然消失，宇航员钙质流失特别快，骨头会变得特别脆弱，加上又经常穿着厚笨的宇航服做实验，行动起来很不方便，宇航员就要靠运动来锻炼体质。太空生活是单调的，为了带来一些娱乐，有些宇航员带吉他上太空，空闲时一起弹奏或唱歌。

    在太空，不管是月球还是火星，都需要面对没有时间、没有生命、没有早晚的环境，这对宇航员也是一个重要的考验。

    未来的宇宙天气预报

    1998年一月份许多美国人会注意到，他们电视屏幕上的图像神秘地变成天电干扰“雪花”了。

    科学家认为，其罪魁并非冬季的风暴雪干扰当地的广播台，而是太阳风暴引起整个美国电视图像的突然中断。

    一旦从太阳表面爆发出热气体，就会出现太阳风暴，这些喷发叫做太阳光斑，它会发出含有万亿计的微小粒子的巨大云层，这些粒子飞散于广袤的太空，1月11日地球正处在这一巨大的喷发中，造成几小时卫星与电视传输的中断，专家估计直接经济损失约2亿美元。

    美国蒙大拿州立大学的研究人员指出，在不久的将来，坏的“宇宙天气”可能对地球产生更大的破坏作用。他们预言，大的太阳风暴有可能干扰各大陆的通信并引起大的供电中断。

    1.多风的天气

    地球经常沐浴在太阳风——与其耀眼的阳光一起从太阳发出的持续不断的带电粒子流中，这些粒子多数是带负荷的电子和带正电荷的质子，它们以每秒500公里的速度穿越太空。

    科学家们说，虽然太阳风犹如阵阵和风，但强度接近飓风的干扰绝非一般。每11年发生1次，太阳将进入所谓一最高日射期，此时，太阳风的干扰发生更为频繁，强度也更为剧烈。

    目前，太阳正处于最低日射期，其标志是太阳风暴相对较少，此时另一个标志是太阳黑子——太阳表面太阳耀斑有关的暗点——相对较少。

    不过科学家预言说，太阳在公元2000年的某个时间，太阳将再次进入它最高日射期，到那时会出现几百个太阳黑子与太阳耀斑，将喷发出飞快的粒子流，假如这一预言成真，那么，在20世纪末，下世纪初，地球将处于一个恶劣的宇宙天气中。

    2.磁伤害

    幸运的一点是，地球有对付太阳风暴的一道天然屏障，这就是地球的磁层——一个确定我们地球磁场边界的眼泪状地区，该磁层能将太阳风中多数带电粒子从地球偏转开，然而，这些粒子有许多不会被偏开，而是被俘获在磁层内。

    剩下的其余粒子则旋转穿过南北极地区地磁场中的“孔”。这些正在旋转的粒子碰到大气层中的氮与氧原子，而释放出光脉冲，这些光脉冲常常形成耀眼的光，此即极光。在地处南北极的南纬与北纬地区的夜空中可目击到微微闪烁的亮光。

    大的太阳风暴，像去年1月11日那次风暴，其威力之大有可能短时压缩地球的磁层。有时，太阳风暴可以大到将其磁场迭加到地磁场，而产生一个斗头，能让带电粒子注入地球大气层，甚至到达地球表面。

    一旦上述情况发生，太阳风的极强作用力不仅仅在太空觉察到在地面上也能觉察到。1989年，在上一次最高日射期间，一次巨大的太阳风曾干扰了整个供电网。这次太阳风暴在加拿大的魁北克省体会最深，那次风暴曾造成供电中断数小时。

    3.太阳风暴的预报

    一些科学家担心，从现在起再过三年，太阳将进入下一个最高日射期，来自太阳风暴的破坏有可能更为严重。这是因为现代文明比以前更依赖于卫星通信和导航。电力网比10年前更为庞大，从而使它们对太阳风暴更为脆弱。

    目前一些科学家正在研究改善宇宙天气预报，人们希望通过使用能昼夜不停监测太阳活动的新型空间探测器，使这些预报更准确，更及时。美国国家航空航天局为此发射了高级合成探测器，即ACE探测器。该飞行器能寻找太阳耀斑的征候并为技术人员提供严重太阳风暴的一个小时的警报。

    如果ACE探测到一次太阳风暴的侵袭，技术人员将在风暴肆虐之前，关掉卫星地面上灵敏的电子设备；当风暴过去，再接通电子设备。这样做，就能将太阳风暴对卫星电网破坏减至最低限度。

    未来太空城的夜生活

    太空城没有海洋，却可以见到“海鹰”在空中展翅飞翔。这事，也许你会觉得奇怪。其实，那不是真正的海鹰，而是孩子们竞相放逐的一种风筝。

    一提起放风筝，许多人都会感到妙趣横生。孩子们喜欢，青年们也喜欢，上了年纪的老人又何尝不想让五彩缤纷的风筝展翼高飞呢！人们自然要问，在太空城也是跟地球上一样放风筝吗？不，并非如此。因为这里的气象条件和地球上大不相同，既没有蔚蓝的天空，也没有使风筝升空的“风”。所以，在这里不能从下往上放风筝。而只能从太空城项部高处向下“放”风筝。如此说来，在太空城“放”风筝就有点名不符实了。

    但是，太空城上的风筝却做得非常逼真，非常雅致。有时你可以看到十几只五颜六色的风筝，像飞鸟一样从几十米高的地方沿着同一方向同时降落在街心公园，或某一建筑物的屋顶和阳台上。头一回来到这里观光的游客，如果不注意观察，还真可能把张着两只大翅膀的风筝误认为是海鹰在天上飞翔哩！

    太空城居民对放风筝的喜欢程度，可比地球人高得多。这也许是因为太空城太缺少飞禽走兽的缘故吧。世世代代生活在地球大自然环境里的人，一旦离开了大自然，无论从心理上还是精神上都会产生一种难以形容的空虚感与寂寞感。为了填补精神上的这种空虚，他们便会本能地通过这些活动来“制造”一种人造环境，从而获得心理上的一些满足。

    同样，当你进入居民区时，有时还会发现“天上”飞行着各种飞机。这些飞机当然不会是现代化的超音速飞机，而是青少年们自制的航模飞机，或者是青年人喜欢的滑翔飞机。

    从这类航模飞机的制造工艺来看，实可谓巧夺天工，既精美雅致，又小巧玲珑，而且几乎全部由无线电遥控操作。从远外凝视，又何尝不像是飞机正在空中翱翔呢？

    当然，这种滑翔机不会也永远不可能成为太空城的交通工具。这只不过是一种娱乐工具。人们喜欢它，也是因为不愿意忘却地球上的这种交通工具。

    从本质上说，太空城没有白天和黑夜之分，那是因为它时刻都受到太阳光的照射。但是，为了满足人们对白天黑夜这一生物节律的心理要求，太空城设计大师们依然能够巧妙地按照地球人的习惯，人为地划出白天和黑夜，以便让居民们更好地工作休息。就连居民们的夜生活，大师们已经考虑齐全、安排妥当了，甚至会使你感到，这里的夜生活丝毫也不比地球上单调和枯燥。那么，太空城到底有哪些夜生活可供人民享受呢？

    首先，所有体育和游戏场所都可以向你开放。你可以乘宇宙游车到宇宙深空去欣赏宇宙风光，也可以到中心区的游泳池和运动场去从事你所喜欢的各项活动。还可以在有正常重力居住区内打球或乘坐滑翔机。当然，要是你不愿外出，也可以和全家人在一起看电视、打桥牌、玩麻将和玩扑克等。

    假如你想换换口味，也可以到太空城的影剧院、俱乐部、舞厅、酒吧间或夜总会去看电影、跳舞、欣赏音乐和从事你所喜欢的其他社交活动。

    影剧院和俱乐部等一般都设在有正常重力的地下室内，也许是设在太空城居住的甲板底屋。

    每个居民区底下都有二三个可以容纳500人以上的影剧院或俱乐部。这些设施除了供人们看电影看戏外，还可以作为集体活动之用。它们实际上是一种装有许多折叠椅的礼堂。用电动机械支上折叠椅，就可用来放电影，演戏，举行各种集会和其他活动；收起折叠椅，又可供人们跳舞，或进行各种球赛。

    虽然太空城上没有专门的电影制片厂或各种专业剧团，但是太空城上可以及时看到从世界各国进口的优秀影片。随着太空城的发展，许多国家的文艺和体育团体会经常到太空城上表演精彩节目。届时太空城上的居民们将会看到各种具有世界先进水平的文艺体育表演。某些杂技项目要是能在中心区的低重力体育场表演，会使人更加惊叹不已。

    由于太空城的有效空间极其有限，因此这里的酒吧间、咖啡馆、舞厅或夜总会一般都具有多种用途。它们都设在阶梯式建筑物的最高层。白天，这些设施可用作饭馆、小吃店、冷饮店、水果店、酒店或副食品商店，到了夜晚它们又变成各种娱乐或社交场所。有些地方插放着各种管弦乐，人们可以到这些地方跳舞、喝咖啡、喝啤酒或欣赏音乐，居高临下眺望、观赏整个市区的夜景。

    啤酒是太空城自己加工制作的。为了防止酗酒或醉汉闯祸，这里严禁私人酿酒或贩卖各种烈性酒。烈性酒就像海洛因一样被列为地球严格禁运的走私食品。

    但是，太空城还不得不生产酒精。因为它是许多飞行器所能采用的最便宜燃料，而且不必从地球进口。

    未来航天技术面临的挑战

    航天技术经过四五十年的发展，已进入全面收益阶段。目前，应用卫星在不断完善和扩大应用的范围；军用卫星在不断地更新换代；天文卫星和星际探测器在不断地发回有关宇宙的新信息；载人航天飞行在有条不紊地进行着；航天飞机和宇宙飞船经常性地往来于天地之间；国际“阿尔法”空间站已经建造……在更加遥远的将来，航天技术将朝着哪些方向发展，航天技术的未来将面临哪些挑战呢？

    无论进行何种选择，航天技术的发展必须以解决人类面临的问题、造福于人类和增进人类知识财富三大目的为本。当前，人类面临着数不清的问题，工业化的发展使这些问题变得日益严重。航天时代以来，人们提出了种种解决上述问题的途径。有些也许可以作为航天未来发展的方向。

    人口、生态和环境是当今世界的热点问题。1969年，美国物理学家奥尼尔提出了太空城和太空移民的设想。他认为，解决上述问题的最好的办法是在太空中建造一个个太空城，逐步把人类移居到地球周围的太空城中。太空城内建有一种适于植物生长的自然环境，上面有百草、树木、河流和湖泊。除了这些人工自然环境外，太空城内还有道路、居住区、娱乐区、商业区、工作区等等。人类移居太空后，让地球长时间按着自然力的作用进行重新改造，恢复过去的生机和良好的生态环境。经过几百年后，地球会在没有人类干预的情况下，轻装上阵，变得更加生机勃勃、动物成群、绿树成荫、风调雨顺、风和日丽、万象更新。如果有必要，人类还可以重返地球。

    作为太空移民概念的扩大，20世纪70～80年代出现了大量建立月球基地甚至改造火星的设想。美国宇航局科学家于1991年7月8日就提出了这样一个设想。他们就改造火星的进程制定了大致的时间表：在完成初步探测后，到公元2014年，人类先遣队将率先登上火星。他们先进行考察工作，初步开辟赤道地区。再过15年后，1万名专家将登上火星。他们架起太阳光反射器、开办核化工厂、建立核电站煅烧火星矿石和乱石。这些工作都是为了大量产生二氧化碳，创造人工温室效应，使火星表面气温逐渐升高。

    大约到2080年，火星的平均气温将达到-15℃，这时，天空将会出现云层；赤道附近的冻原植物也开始放出氧气；两极地区的冰和干冰开始融化。渐渐地，大气层变得更加浓厚、河流和湖泊慢慢形成，植物生长更加旺盛，氧气量更加充足。这个过程不断向良性方向发展：低等动物和植物越来越多，氧气越来越丰富，温度越来越高，涓涓细流汇成大海。到2130年，火星温度将升至10℃以上；大约到2170年，巨大的植物系统将足以使大气富含氧气。这时，火星上看到的景象是：蓝蓝的天空、碧绿的原野、清清的河流、茂密的森林，一切都是那么生机勃勃。到那时，人类终于把比萨哈拉大沙漠还恶劣百倍的火星改造成了第二个地球。

    为解决能源问题，科学家们提出了卫星太阳能电站设想。20世纪70年代美国有多家公司深入研究了卫星电站问题。波音公司在太阳能卫星电站上所做的工作最多，也最细致。该公司设想的电站有两种形式：一是光电转换方案，另一种是勃莱顿热循环方案。每一种方案都以发出电力10GW的电功率为目标。第一种方案又包括使用硅光电池和砷化镓光电池两类。第二种方案同地面上的汽轮发电机很相似，它依靠巨大的空腔式吸热器吸收太阳辐射，吸收的热量使循环器中的液氦气化并达到上千度高温。氦气膨胀时，通过上部的涡轮并驱动其高速旋转。回流经冷却器进入压缩机。涡轮驱动压缩机和发电机，可产生10000伏交流电输出，经变压器升至33万伏后再以微波形式发送回地面。

    在美国，还有科学家和有关部门研究在月球表面建设太阳能电站的问题。研究表明，在月球表面可以建造2万个太阳能电站，发电功率在2万GW以上，每年产生收益15万亿美元。这个数字相当于世界总产值的60％。它虽然初期投资很大，但以后运营成本及维护成本都很低，因此具有十分广阔的发展前景。

    太空工业化是航天未来发展的又一大主题。太空工业化的含义十分宽泛，可以从太空加工、生产、制药、冶炼等扩展到太空信息产业、太空旅游业和太空能源，更远期的太空工业化还包括月球和行星资源开发。许多专家指出，太空工业化初级阶段完全可能在医药、光学玻璃、电子器件、磁性材料、工业工具、新型材料以及加工工艺等方面导致新的工业革命。

    在太空环境中，微重力和超真空提供了制造纯度极高、均匀性极好的大块半导体晶体的可能性；能够大量生产应力均匀、纯度高、性能极好的光导纤维和玻璃材料；可以生产高性能合金、磁性材料以及金属泡沫等新材料。许多科学家十分看好在太空生产生物制品和特种药物。生物制品商业化的三大应用领域是：生物分子结晶、生物分离和培养活细胞。特种药物生产前景也十分广阔，目前许多昂贵、且无法大量生产的特效药可望在太空大量生产，经济和社会效益非常明显。材料、加工和生物医药制品的收益保守的估计可达数千亿美元。如果包括太空信息服务、太空旅游、太空能源在内，未来15年太空工业化的总收益将超过10000亿美元。

    从上面的描述可以看出，航天技术的未来发展前景十分广阔，对人类社会的影响也将更加深远，但面临的挑战也将是巨大的。技术上，要解决大量载荷的低成本发射问题，大型空间结构的组装问题，材料、药品和其他产品的工业化生产问题等等。从目前的状况看，太空城、太空移民、月球基地和改造火星所需要的基本技术人类已经具备，太空生产、加工的可行性已经得到实验验证。目前全世界航天年潜在发射能力可达上万吨，大型空间构件的组装已不存在很大困难。因此从技术角度上讲，太空工业化的目标并不遥远。显然，巨额资金需求将制约着未来航天技术的发展进程，但实现太空工业化等目标的最大挑战或许来自于人类的价值观和人类的合作精神。

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