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2001年3月23日，北京时间下午13时44分，全世界都在以惊诧、焦虑的心情等待着前苏联“和平”号空间站脱离地球卫星轨道，结束其15年辉煌的科学研究生涯，悲壮陨落地面的历程。高速坠落的这个人造实验室会不会引起山崩海啸、会不会砸中人、会不会造成环境污染都是人们担心的由来。
在此之前，尽管俄罗斯的科学家们进行了最精确地规划、计算和电脑模拟，认为“和平”号空间站在整个坠毁过程中，引起意外事故的可能性是1／1000，但是“和平”号的坠毁还是引起了日本、南太平洋各岛国和环境保护团体的担忧。原因在于这个长33米、体积约4000立方米、重137吨的庞然大物是以7900米/秒的高速度脱离运行轨道，从300多千米高的太空俯冲下来的，它与地球大气磨擦产生的高温达1500℃，所以船体很快会燃烧爆炸成许多碎片撒落在新西兰与南美洲之间的海域，稍有不测，“和平”号的碎片就有可能撞到其他的地方，引起毁灭性的灾难。要知道，“和平”号着地时的碎片可穿透2米厚的混凝土。幸好一切都在俄罗斯科学家预料中，“和平”号空间站在世人瞩目中完成了它最后的旅程，黑暗的南太平洋底又一次无奈地成为航天器的坟墓。不过，在地球漫长的进化历史当中，遭受太空来客袭击的事件经常发生，地球上的生灵不是每一次都如“和平”号空间站坠毁这么幸运的，悲剧时有发生，而这些都是有证可考的。
屡遭侵犯的地球
1999年7月7日，一颗突然闯进地球引力场的小流星在新西兰高空爆炸开来，发出了奇异的、令当地居民生畏的蓝色辉光，并把大量碎石抛向了地面。新西兰国家天文台的负责人菲尔德随后证实，这颗流星是由金属和石块组成的，它的体积和一辆小型汽车相当，幸运的是这颗流星没有撞到地面上的人，否则新西兰人就不会像现在这样轻松地谈论此事了。因为在茫茫宇宙中，做没有休止的马拉松长跑的小流星、彗星、石头等小天体，时常改变运行轨道，掉头冲向地球，很明显，地球不是每次都能够非常幸运的避开的。例如在6500万年以前，一颗直径约10千米的小行星碰撞了我们地球，造成了恐龙的灭绝和恐龙时代的结束。1908年，发生在俄罗斯西伯利亚的通古斯大爆炸，经过科学家们的认真分析和研究，已经证实是一颗直径约80米左右的小行星从太空直接冲刺到通古斯卡河谷，大碰撞产生的冲击波摧毁了2000平方千米以内的所有动植物。天体物理学家考证认为，30亿年以来，小行星、彗星等小天体袭击地球撞成直径大于0.8千米的陨石坑超过15万个，直径大于10千米的陨石坑有3000个，直径大于30千米的也有200多个。美国洛斯阿拉莫斯实验室的科学家在计算机上得出的最新模拟结果显示，一颗直径为5千米的陨石冲击到地面，哪怕是溅落在大西洋中，仅产生的海啸就足以淹没美国东北沿海和法国、葡萄牙沿海地区，其能量之大可略见一斑。
没有抵达终点的冲刺
现在科学家们开始关注一个有趣的现象，这就是在向着地球俯冲过来的太空来客。这些太空来客在未抵达地面终点之前发生了爆炸，像1999年7月发生在新西兰上空的小流星一样，从而使我们这颗孕育有生命的地球，避免了一次次从天而降的大小灾难。太空来客在地球大气层爆炸的天象，最早是一群分布在地球同步轨道上的间谍卫星偶然拍摄记录到的。这些间谍卫星在3.6万千米高空，在监视其他国家的军事秘密时意外记录到一些发强光的不明飞行物，科学家们经过分析确认它们不是人造卫星爆炸，而是一些尚未冲刺到地面的太空来客在大气层燃烧爆炸的实况。科学家们的计算表明，在多数情况下这些太空来客爆炸产生的能量与几枚战术原子弹相当。从1975年～1992年，美国的间谍卫星共拍摄到136次流星在大气层中爆炸的天象。科学家们的研究告诉我们，我们这个充满生机的星球周围，有一层稠密的大气层屏障，所以高速撞来的太空来客，无论它是像“和平”号空间站那样的人造航天器，还是像流星、彗星那样的天外来客，都会遭遇到大气层强有力的阻挠，都会因与空气猛烈磨擦而产生极高的温度，科学家们做过这样的计算，以30千米/秒速度闯进大气层的流星，因为与大气摩擦产生热能，足以使流星温度升高到4000℃，以接近8千米/秒速度进入大气层的“和平”号空间站，也会升温到1500℃。再说因剧烈摩擦造成的振动，均是使太空来客在冲刺到地面终点前爆炸成碎片的催化剂。说到这里，我们能不为时刻保护着地球生灵的大气层感到庆幸吗？地球周围稠密的大气不仅直接参与了孕育地球生命的过程，还在时时捍卫着我们地球上的一切生命。
天体物理学家们的研究揭示，除了少数人造天体外，每天几乎还有2000多个大大小小的石块正对着地球冲过来，幸亏有大气层屏障，使它们中大多数都在距离地面80千米～120千米处燃烧爆炸，能冲刺到地面终点的仅有千余颗，而且它们也被地球大气磨砺得小多了，危险性自然也大大降低。
冲出地球
当人类刚刚步入20世纪时，空间科学的先驱、俄国科学家齐奥尔科夫斯基已经预言：“人类首先是小心翼翼的穿越大气层，接着去征服太阳系。”自20世纪50年代以来，第一颗人造地球卫星进入了地球轨道；接下来人类又飞出地球，将人类脚印永久地留在月球表面；在随后的日子里，我们又将携带有地球人祝福的名片送向遥远的太空。在21世纪曙光照亮地球之时，由多个国家合作研制的太空国际空间站开始紧锣密鼓地进行安装、调试，事实证明，刻意飞出地球的人类，开发和探索太空的决心是不可动摇的。
人类要挣脱地球引力场束缚，飞出地球的关键问题是物体运动速度要快，要比地球上大多数物体做机械运动的速度都要快得多!为了比较清楚地说明该问题，我们看看世界上顶尖运动员在短跑中的速度是多少：10米/秒。这个速度快不过非洲猎豹，后者的速度为30米/秒，12级台风的速度是32米/秒，声音的传播速度是340米/秒，现代超音速飞机的速度为5倍音速，不久前刚刚坠毁的前苏联“和平”号空间站，接到地面指令后，是以7935米/秒的速度脱离卫星轨道的，所以“和平”号的碎片到达地面时，可以击穿2米厚的钢筋混凝土。除“和平”号空间站外，以上述速度运动的任何物体，均不能穿越大气层，当然也就不能飞出地球了，最终都将会被地球引力拉回地面。因为要想挣脱地球引力束缚，直奔太空的速度不能小于7900米/秒，科学家们把这个速度叫第一宇宙速度；要想和地球平起平坐，成为和地球一样绕太阳运转的人造行星，其运动速度则不能小于11200米/秒，科学家称它为第二宇宙速度；人造飞船要想飞出太阳系，必须达到16700米/秒，这是第三宇宙速度。迄今为止，人造航天器要想达到这些速度都是依靠液体燃料火箭燃烧时产生的巨大推力实现的。当今世界上各大航天中心，都是利用运载火箭将人造卫星、太空飞船送入地球同步轨道或太阳系其他空间的。像国际卫星发射市场上的欧洲阿丽亚娜火箭、美国大力神火箭、俄罗斯质子火箭及我国的长征系列火箭，都是有竞争力的运载工具。当然火箭的速度与光速相比仍然差之甚远，光的传播速度为300000千米／秒，光1秒钟可绕地球7.5圈，8分钟就可从太阳抵达地球。相对论发现者爱因斯坦曾经预言：光速是不可能达到的，也就是说，任何机械运动的物体的速度均慢于光速。
未来的人造太空飞船要实现星际旅行，飞出太阳系乃至银河系，需要解决的还是速度问题。速度提高了，困难就减少了。现在的航天器，到达距离地球较近的火星，仍需要11个月的时间，单向行程为7亿多千米。以这样速度航行的宇宙飞船，要飞抵1亿光年距离的行星，需要12000年的时间，这需要数百代人像参加接力赛一样，一棒接一棒地去完成。在广袤宇宙，1亿光年的距离实在算不了什么！2000年底，天文学家在检查哈勃望远镜送回的照片时，又发现两颗新行星，它们离地球的距离都在300光年左右。要是人类发明了光子火箭，使太空飞船和光比翼双飞该有多好！经过科学家们的仔细计算，认为光子火箭从理论上讲是行得通的，定量计算也表明，太空飞船在宇宙中不断以重力来加速，也就是以近似10m/s2的加速度缓慢加速，1年之后就可以达到光的速度。
乘坐这样的飞船飞到银河系中心，约6万光年距离，再返回地球也只要40年时光。如果宇航员真的遇到这样的问题，当他走下飞船时，使他感到如丈二和尚摸不着头脑的问题是：地球时间不是过去了40年，而仍然是6万年！这就是相对论所预言的运动时间缩短效应，速度越临近光速，该效应越明显!以光速飞行，在实际上却行不通，首先是太空道路的路况不明，宇宙中的恒星、行星我们可以不去考虑，因为星星在空间的分布密度太小，不大可能对高速飞行的飞船造成伤害。太空飞船不论向哪个方向飞行，也都不大可能与星星碰撞。然而宇宙空间还有大大小小的石块、小流星、宇宙灰尘，对以光速飞行的太空飞船来说，它们都有可能成为拦路虎，太空船一旦发现它们，想避让已来不及，惟一结果就是同归于尽。
即使上述情况没有发生，以光速飞行的太空船也无安全可言。虽说宇宙空间真空度很高，但仍然存在单个分子、原子。科学家的粗略计算显示，在1立方米宇宙空间中，至少有一个氢原子，它将使一艘以光速飞行的太空船在1秒钟内遭受到100亿亿个氢原子的“狂轰滥炸”，使太空船上的每一件物品都着火燃烧，因此人类根本不可能实现以光或很接近光的速度飞行。不仅如此，以1／10光速飞行都难以实现，太空船用这样的速度飞行，风险仍然太大。它要是遇到一粒砂子，就相当于引爆了一个1吨TNT的炸药包，导致同归于尽。可见速度太快也是行不通的。
美国科学家斯蒂文·斯尔斯顿是科罗多拉州鲍尔技术公司的专业技术顾问，长期从事航空航天科学的研究，他提出未来的太空飞船以1／500光速飞行，即以600千米/秒的高速度飞行比较符合实际。太空飞船以这样的速度飞行，无论是从燃料消耗，还是从太空“路面”的承受条件看都行得通。以这个速度航行的太空船，到达哈勃望远镜新发现的离地球约300光年的“近邻”，需要15万年时间和4000代人进行前赴后继的航行，才可实施完成这样浩大的系统工程。而且这样的太空船至少有100万名乘客，太空舱内要设有人造重力和体育文娱活动场所。事实上，这样的太空船就是一个“现代大观园”，科学家估计研制如此高速度的航天器，需要耗资20万亿美元，耗时5个世纪。
虽说制造这样的太空船可能还很遥远，但仍然是人类一个美好的、可能实现的梦!
成冠伦 图
在此之前，尽管俄罗斯的科学家们进行了最精确地规划、计算和电脑模拟，认为“和平”号空间站在整个坠毁过程中，引起意外事故的可能性是1／1000，但是“和平”号的坠毁还是引起了日本、南太平洋各岛国和环境保护团体的担忧。原因在于这个长33米、体积约4000立方米、重137吨的庞然大物是以7900米/秒的高速度脱离运行轨道，从300多千米高的太空俯冲下来的，它与地球大气磨擦产生的高温达1500℃，所以船体很快会燃烧爆炸成许多碎片撒落在新西兰与南美洲之间的海域，稍有不测，“和平”号的碎片就有可能撞到其他的地方，引起毁灭性的灾难。要知道，“和平”号着地时的碎片可穿透2米厚的混凝土。幸好一切都在俄罗斯科学家预料中，“和平”号空间站在世人瞩目中完成了它最后的旅程，黑暗的南太平洋底又一次无奈地成为航天器的坟墓。不过，在地球漫长的进化历史当中，遭受太空来客袭击的事件经常发生，地球上的生灵不是每一次都如“和平”号空间站坠毁这么幸运的，悲剧时有发生，而这些都是有证可考的。
屡遭侵犯的地球
1999年7月7日，一颗突然闯进地球引力场的小流星在新西兰高空爆炸开来，发出了奇异的、令当地居民生畏的蓝色辉光，并把大量碎石抛向了地面。新西兰国家天文台的负责人菲尔德随后证实，这颗流星是由金属和石块组成的，它的体积和一辆小型汽车相当，幸运的是这颗流星没有撞到地面上的人，否则新西兰人就不会像现在这样轻松地谈论此事了。因为在茫茫宇宙中，做没有休止的马拉松长跑的小流星、彗星、石头等小天体，时常改变运行轨道，掉头冲向地球，很明显，地球不是每次都能够非常幸运的避开的。例如在6500万年以前，一颗直径约10千米的小行星碰撞了我们地球，造成了恐龙的灭绝和恐龙时代的结束。1908年，发生在俄罗斯西伯利亚的通古斯大爆炸，经过科学家们的认真分析和研究，已经证实是一颗直径约80米左右的小行星从太空直接冲刺到通古斯卡河谷，大碰撞产生的冲击波摧毁了2000平方千米以内的所有动植物。天体物理学家考证认为，30亿年以来，小行星、彗星等小天体袭击地球撞成直径大于0.8千米的陨石坑超过15万个，直径大于10千米的陨石坑有3000个，直径大于30千米的也有200多个。美国洛斯阿拉莫斯实验室的科学家在计算机上得出的最新模拟结果显示，一颗直径为5千米的陨石冲击到地面，哪怕是溅落在大西洋中，仅产生的海啸就足以淹没美国东北沿海和法国、葡萄牙沿海地区，其能量之大可略见一斑。
没有抵达终点的冲刺
现在科学家们开始关注一个有趣的现象，这就是在向着地球俯冲过来的太空来客。这些太空来客在未抵达地面终点之前发生了爆炸，像1999年7月发生在新西兰上空的小流星一样，从而使我们这颗孕育有生命的地球，避免了一次次从天而降的大小灾难。太空来客在地球大气层爆炸的天象，最早是一群分布在地球同步轨道上的间谍卫星偶然拍摄记录到的。这些间谍卫星在3.6万千米高空，在监视其他国家的军事秘密时意外记录到一些发强光的不明飞行物，科学家们经过分析确认它们不是人造卫星爆炸，而是一些尚未冲刺到地面的太空来客在大气层燃烧爆炸的实况。科学家们的计算表明，在多数情况下这些太空来客爆炸产生的能量与几枚战术原子弹相当。从1975年～1992年，美国的间谍卫星共拍摄到136次流星在大气层中爆炸的天象。科学家们的研究告诉我们，我们这个充满生机的星球周围，有一层稠密的大气层屏障，所以高速撞来的太空来客，无论它是像“和平”号空间站那样的人造航天器，还是像流星、彗星那样的天外来客，都会遭遇到大气层强有力的阻挠，都会因与空气猛烈磨擦而产生极高的温度，科学家们做过这样的计算，以30千米/秒速度闯进大气层的流星，因为与大气摩擦产生热能，足以使流星温度升高到4000℃，以接近8千米/秒速度进入大气层的“和平”号空间站，也会升温到1500℃。再说因剧烈摩擦造成的振动，均是使太空来客在冲刺到地面终点前爆炸成碎片的催化剂。说到这里，我们能不为时刻保护着地球生灵的大气层感到庆幸吗？地球周围稠密的大气不仅直接参与了孕育地球生命的过程，还在时时捍卫着我们地球上的一切生命。
天体物理学家们的研究揭示，除了少数人造天体外，每天几乎还有2000多个大大小小的石块正对着地球冲过来，幸亏有大气层屏障，使它们中大多数都在距离地面80千米～120千米处燃烧爆炸，能冲刺到地面终点的仅有千余颗，而且它们也被地球大气磨砺得小多了，危险性自然也大大降低。
冲出地球
当人类刚刚步入20世纪时，空间科学的先驱、俄国科学家齐奥尔科夫斯基已经预言：“人类首先是小心翼翼的穿越大气层，接着去征服太阳系。”自20世纪50年代以来，第一颗人造地球卫星进入了地球轨道；接下来人类又飞出地球，将人类脚印永久地留在月球表面；在随后的日子里，我们又将携带有地球人祝福的名片送向遥远的太空。在21世纪曙光照亮地球之时，由多个国家合作研制的太空国际空间站开始紧锣密鼓地进行安装、调试，事实证明，刻意飞出地球的人类，开发和探索太空的决心是不可动摇的。
人类要挣脱地球引力场束缚，飞出地球的关键问题是物体运动速度要快，要比地球上大多数物体做机械运动的速度都要快得多!为了比较清楚地说明该问题，我们看看世界上顶尖运动员在短跑中的速度是多少：10米/秒。这个速度快不过非洲猎豹，后者的速度为30米/秒，12级台风的速度是32米/秒，声音的传播速度是340米/秒，现代超音速飞机的速度为5倍音速，不久前刚刚坠毁的前苏联“和平”号空间站，接到地面指令后，是以7935米/秒的速度脱离卫星轨道的，所以“和平”号的碎片到达地面时，可以击穿2米厚的钢筋混凝土。除“和平”号空间站外，以上述速度运动的任何物体，均不能穿越大气层，当然也就不能飞出地球了，最终都将会被地球引力拉回地面。因为要想挣脱地球引力束缚，直奔太空的速度不能小于7900米/秒，科学家们把这个速度叫第一宇宙速度；要想和地球平起平坐，成为和地球一样绕太阳运转的人造行星，其运动速度则不能小于11200米/秒，科学家称它为第二宇宙速度；人造飞船要想飞出太阳系，必须达到16700米/秒，这是第三宇宙速度。迄今为止，人造航天器要想达到这些速度都是依靠液体燃料火箭燃烧时产生的巨大推力实现的。当今世界上各大航天中心，都是利用运载火箭将人造卫星、太空飞船送入地球同步轨道或太阳系其他空间的。像国际卫星发射市场上的欧洲阿丽亚娜火箭、美国大力神火箭、俄罗斯质子火箭及我国的长征系列火箭，都是有竞争力的运载工具。当然火箭的速度与光速相比仍然差之甚远，光的传播速度为300000千米／秒，光1秒钟可绕地球7.5圈，8分钟就可从太阳抵达地球。相对论发现者爱因斯坦曾经预言：光速是不可能达到的，也就是说，任何机械运动的物体的速度均慢于光速。
未来的人造太空飞船要实现星际旅行，飞出太阳系乃至银河系，需要解决的还是速度问题。速度提高了，困难就减少了。现在的航天器，到达距离地球较近的火星，仍需要11个月的时间，单向行程为7亿多千米。以这样速度航行的宇宙飞船，要飞抵1亿光年距离的行星，需要12000年的时间，这需要数百代人像参加接力赛一样，一棒接一棒地去完成。在广袤宇宙，1亿光年的距离实在算不了什么！2000年底，天文学家在检查哈勃望远镜送回的照片时，又发现两颗新行星，它们离地球的距离都在300光年左右。要是人类发明了光子火箭，使太空飞船和光比翼双飞该有多好！经过科学家们的仔细计算，认为光子火箭从理论上讲是行得通的，定量计算也表明，太空飞船在宇宙中不断以重力来加速，也就是以近似10m/s2的加速度缓慢加速，1年之后就可以达到光的速度。
乘坐这样的飞船飞到银河系中心，约6万光年距离，再返回地球也只要40年时光。如果宇航员真的遇到这样的问题，当他走下飞船时，使他感到如丈二和尚摸不着头脑的问题是：地球时间不是过去了40年，而仍然是6万年！这就是相对论所预言的运动时间缩短效应，速度越临近光速，该效应越明显!以光速飞行，在实际上却行不通，首先是太空道路的路况不明，宇宙中的恒星、行星我们可以不去考虑，因为星星在空间的分布密度太小，不大可能对高速飞行的飞船造成伤害。太空飞船不论向哪个方向飞行，也都不大可能与星星碰撞。然而宇宙空间还有大大小小的石块、小流星、宇宙灰尘，对以光速飞行的太空飞船来说，它们都有可能成为拦路虎，太空船一旦发现它们，想避让已来不及，惟一结果就是同归于尽。
即使上述情况没有发生，以光速飞行的太空船也无安全可言。虽说宇宙空间真空度很高，但仍然存在单个分子、原子。科学家的粗略计算显示，在1立方米宇宙空间中，至少有一个氢原子，它将使一艘以光速飞行的太空船在1秒钟内遭受到100亿亿个氢原子的“狂轰滥炸”，使太空船上的每一件物品都着火燃烧，因此人类根本不可能实现以光或很接近光的速度飞行。不仅如此，以1／10光速飞行都难以实现，太空船用这样的速度飞行，风险仍然太大。它要是遇到一粒砂子，就相当于引爆了一个1吨TNT的炸药包，导致同归于尽。可见速度太快也是行不通的。
美国科学家斯蒂文·斯尔斯顿是科罗多拉州鲍尔技术公司的专业技术顾问，长期从事航空航天科学的研究，他提出未来的太空飞船以1／500光速飞行，即以600千米/秒的高速度飞行比较符合实际。太空飞船以这样的速度飞行，无论是从燃料消耗，还是从太空“路面”的承受条件看都行得通。以这个速度航行的太空船，到达哈勃望远镜新发现的离地球约300光年的“近邻”，需要15万年时间和4000代人进行前赴后继的航行，才可实施完成这样浩大的系统工程。而且这样的太空船至少有100万名乘客，太空舱内要设有人造重力和体育文娱活动场所。事实上，这样的太空船就是一个“现代大观园”，科学家估计研制如此高速度的航天器，需要耗资20万亿美元，耗时5个世纪。
虽说制造这样的太空船可能还很遥远，但仍然是人类一个美好的、可能实现的梦!
成冠伦 图