雄伟壮观的星舰遨游宇宙,猛然遭到外星人从暗处突袭;长眠的太空人不吃不喝,等待适当时机醒转……天马行空的科幻点子中,哪些获得NASA 青睐,砸下重金赌上太空探险的未来?
雄伟壮观的星舰遨游宇宙,猛然遭到外星人从暗处突袭;长眠的太空人不吃不喝,等待适当时机醒转……天马行空的科幻点子中,哪些获得NASA 青睐,砸下重金赌上太空探险的未来?
1. 弹簧式探测车
好几台探测车借助火箭、降落伞和气囊登上了火星,不过新一代的行星探索机器人可能会用上全新的技术。维塔斯.桑思派罗博士(Vytas Sun Spiral)和他的NASA同事正在研制以束紧的缆绳固定、完全用杆子组成的机器人,期盼能把它送上土卫六。
这种「张拉整体结构」可以配备科学仪器,也完全不需要降落伞或气囊。桑思派罗解释:「这种结构本身能够适应环境,吸收强烈的冲击震荡,所以它能够平安着陆,保护负载物。」它不单单如此,还能移动:「着陆之后,它可以收放缆绳来引发滚动,探索行星。」
2. 一觉醒来到火星
科幻作品常出现太空人在长途星际旅程休眠的概念。从《阿凡达》到《2001太空漫游》,众多作品用复杂的生命支持系统来代表未来的先进太空科技。如今,随着我们把火星当成探索的目标,也有人致力要让休眠太空人的科学幻想化为现实。约翰.布莱佛博士(John E. Bradford)是太空作业工程公司(Space Works Engineering)总裁,这家美国公司获得资助来探究这项先驱技术。他解释:「简单来讲,我们设法让飞往火星的船员进入深度睡眠,在静止状态下度过从地球到火星的六到九个月飞航时间。」
为了维持太空人的生命,团队打算取法医学界已经使用的技术。布莱佛说明:「他们会经由静脉导管,从称为『全静脉营养输液』(TPN)的水状溶液中获取营养和水分。难以进食的癌症患者常会运用这种人类维生方式来获得营养。」
布莱佛论称,让船员一路睡过漫长太空旅程有许多优点:「我们相信,让船员待在这种状态,我们就能大幅缩减太空居处的质量和体积,最终就能减少发射升空的整体质量。太空居处本身会变成非常小的舱体,里面容纳四到六名成员,分别躺在自己的睡眠舱中。相较而言,活蹦乱跳的船员使用的典型居处,必须安排空间来预备食物、吃饭、运动,还得容纳科学作业站、浴厕、寝室和娱乐间。」
不过在这项技术升空之前,仍有许多研究得完成。「我相信最终这会成为首选的航行方式,」布莱佛说,「想像你睡一觉,六个月后在火星苏醒过来,毫发无伤!」
3. 3D列印备用材料
第一批上火星探索的太空人面对的任务很危险。除了沿途辐射暴露和着陆作业,他们还必须在偏远的太空前哨艰苦度日,一旦东西出错,很难迅速重新补给。假使在火星表面时,太空船有个关键元件故障,他们就惨了,因为不会有维护人员带来备料。这个问题说不定可以仰赖NIAC的「凭空生成生物材料」专案来解决。该专案检视如何把活细胞和3D列印结合,用来制造出太空船零件、建材,甚至制造人类组织。
4. 薄片状登陆器
2012年,NASA火星科学实验室的好奇号成功登陆火星,那次惊心动魄的作业历经多年规画,动用了先进工程学,最后完全取决于着陆系统的完美表现。如今,好奇号让我们能够以独特视角,一览这颗红色行星上最让科学界感兴趣的地点。不过要探索太阳系引人遐想的外星环境,说不定还有种做法简单得多。
「二维行星表面登陆器」专案希望制造众多薄如晶片的「登陆器」,可以洒在行星、月球或小行星表面。每具登陆器厚仅几毫米,可覆蓋约一平方公尺的面积,上头有太阳能板和通讯电子器材,以及辐射、风和温度感应器。
5. 砸进地面来取样
机器探测车和绕轨太空船都很适合用来探索太阳系,不过行星科学家最想要的,是从那些遥远世界取回的样本。目前由美国华盛顿大学罗伯特.温格利教授(Robert Winglee)领导的团队,正投入探究「砸抢式」行星取样返回技术是否可行。这项构想是派遣探测器前往小行星或卫星,在飞越目标上空时释放以长绳绑住的穿透器,让它砸进表面。「若目标是小行星,系绳只需几公里长,卫星的话则可能需要几十公里。」温格利说明。当穿透器砸进表面,上头的取样返回囊舱就会拾起一些物质。接着探测器就会收卷系绳,拉回囊舱,随后就把它送上返回地球的漫长旅程。温格利表示:「这可以大幅增进我们对太阳系起源的了解。」
6. 喷丝打造大型太空船
庞大结构沿着轨道若隐若现,配备大片太阳能板的太空船在太阳系中航行─这样的场景在科幻作品屡见不鲜。不过把庞然巨物射上太空所费不赀,而且就如国际太空站的例子,大半建造工作得由太空人来完成。
有个方法能够避免这项麻烦。系绳无限公司(Tethers Unlimited)的罗伯特.霍伊特博士(Robert Hoyt)和同事投入研究,希望造出射上轨道就能自行建造的东西,他们把这项构想称为「蜘蛛编织系统」(SpiderFab)。
7. 靠风吹动的探测车
金星的名声令人生畏,实际上也名不虚传。那里有硫酸雨、极高的大气压力和摄氏四百六十度左右的炽热表面温度,环境非常严苛。除非别无选择,否则行星科学家应该不会想把探测车送上金星才对吧?不过他们会,而且还想给它装上风帆。没错,风帆。NASA科学家正致力研究,把「陆上扬帆探测车」派上这颗距离太阳第二近的行星是否可行。科学家表示,风帆探测车可以由微风吹动,在金星相对平坦的熔岩平原上四处滑行。研究团队估算,倘若一切进展顺利,探测车应该可以存续一个月左右。
8. 反射阳光照亮暗坑
倘若人类返回月球,我们很可能会拜访沙克尔顿撞击坑(Shackleton)的附近地带。那处坑洞的内部永远笼罩在阴影之下,边缘则几乎始终接受阳光照耀。坑内土壤有可能含冰,或许可供未来的月球基地使用,而边缘则是建置太阳能板的理想处所。不过由于里面很黑,想探索沙克尔顿撞击坑深处或其他星体的相仿特征,恐怕会遇上困难。「极端环境转换者」专案旨在改变这个现况,开发能把阳光向下反射、照亮黑暗的自动化轻量机具。这种类似折纸的结构可以用来照亮撞击坑底,加热一小块地面,还能用来通讯。
9. 用大型气球观测宇宙
把望远镜送上轨道来研究宇宙,可能非常昂贵。目前天文学家有个法子变通:把望远镜接上庞大的氦气球,让它们飘到高空。天文学家感兴趣的太空辐射中,许多波长会被地球大气吸收;这种飘浮天文台在高空观测宇宙,就能大致避开大气的气体阻隔。
LBR会以一百到三百微米的波长来研究星体,这些辐射落在「兆赫」(THz)的频谱范围。关键在于,这种辐射多半不会受到气球材料阻隔,可以直接穿透,不过「镜面」部分就不行了。「这些波长能提供宇宙起源的线索,让我们更加了解大霹雳或地球本身。」亚利桑那大学的专案主持人克里斯多夫‧沃克教授(Christopher Walker)表示,「历来升空的最大型兆赫/远红外线望远镜是赫雪尔太空望远镜(Herschel Space Observatory)。LBR望远镜的集光面积大约是赫雪尔的十倍,因此它可以针对这重要的波长探测到空前的深度。」
LBR团队期望能用这台由庞大气球搭载的望远镜,投入研究恒星和行星等天体的形成过程。
10. 潜入冰洋找生命
木卫二表面下方藏了一片液态水组成的浩瀚海洋。这是天体生物学家梦寐以求的宝库。如今由维吉尼亚理工学院蕾.麦丘教授(Leigh McCue)主持的NIAC专案,详尽规划了下海探索的要件。
研究团队希望派三艘登陆器登上木卫二表面,每艘各配备一台「穿冰机器人」(cryobot),它会融冰凿洞,一路穿越由冰组成的地壳,抵达下方的海洋。接着三台穿冰机器人便分别释出「滑行艇」(glider),在海中游动并详细研究。「若想在太阳系找到外星生命,最有机会的地点就是木卫二的海洋,」麦丘表示,「这是最让我振奋的地方。在木卫二的冰下探索,有可能彻底改变我们对生命的认识。」