移民火星港科大校长月球可做跳板

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20世纪初,如果你跟大家说,人类能像小鸟般翱翔万里,大概会换来一句:“痴心妄想”。来到21世纪,搭飞机早已成为平民活动,人类野心更进一步跳出大气层,甚至想移民火星。熟悉航天工程的科大校长史维提醒,如果想逃出地球,最大阻碍未必是技术限制,反而是人体适应。

得知记者前来谈太空,香港科技大学校长史维显得兴高采烈。数十年来,他一直醉心于飞行,研究范围包括计算流体力学、燃烧和推进、流体结构互动等等。据职员透露,校长收到邀约电邮后,数分钟便答应受访。他笑眯眯地说:“这是有趣的题目。”

八十年代,史维于美国密歇根大学取得航天工程学硕士及博士学位,曾担任美国空军研究实验室、波音航天科学合作中心的首席研究员。年他带领团体成立未来太空运输研究院,获美国太空总署(NASA)资助万美元。

未来太空运输看似抽象,原来目标“一字咁浅”(像写“一”字这么浅显)——减低火箭升空成本。为了摆脱地心吸力,传统火箭往往配备额外助推器,增加升空动力,缺点是太笨重、很难重用。NASA曾经估计,利用太空穿梭机为国际太空站补给,每公斤运费平均高达2.2万美元。

引擎半空变身

史维说,当年研究正想将火箭与飞机引擎技术二合为一:起飞初期,宇宙飞船以吸气式飞机引擎推进,当到达一定高度,四周氧气不足,才转为纯火箭式引擎,藉此减轻机体负重,直接飞上太空。

这项技术的正式名称为单节进轨道(Single-stage-to-orbit)。“想法不太具革命性,但实质应用、控制非常困难。”虽则当时研究以失败告终,然而时至今日仍有公司尝试开发这款神奇的引擎。

今年1月,维珍轨道(VirginOrbit)公司实现了他的部分心愿。该公司将一枝21米长火箭,绑在波音改造飞机机翼上;升至高空后,两者分离,火箭自行点燃引擎攀升,最后成功将NASA微型卫星放上太空。

若以史维的话解释,等于是妈妈(飞机)带同儿子(火箭)出发,中途母子分开,儿子独自继续旅程,“从成本来说,这个更加容易处理”。外界预料,这项技术一旦普及,将减低卫星发射成本。

另一项热门技术是回收火箭。“现在回收的主要是第一节火箭。数据源:SpaceX当飞行至一半高度,它会脱离主体,并且留下部分燃料,控制回到地面。”史维预计,回收火箭至少减低一半发射成本,“的确非常出色,亦很实用”。

卫星最赚钱

随着火箭技术突飞猛进,太空与人类的距离彷佛拉近不少。“从商业角度而言,最赚钱当然是卫星。”史维表示,现在手机通讯费用愈来愈低,有赖于发射卫星成本下降。近年美国航天公司SpaceX更计划发射上万颗卫星上太空,以便实施“星链计划”(Starlink),希望为全球带来高速网络服务。

减少上太空成本,也有利开展更多科学实验。微重力下,癌细胞会自然死亡?如何影响人类基因?各式各样的太空实验,打破人类对物质、生命的固有想法。他指出,如果要去除环境因素,只看物质本身特性,太空是很好的实验地方,有助推动更多科学研究,例如材料科学、生物学等。

德国不来梅(Bremen)便有一座著名高塔DropTower,专门研究微重力下的物品形态。但史维补充,在地球建立的微重区域,维持时间只有几秒。

太空商机众多,对大众来说,最有兴趣莫过于探索另一个星球。去年底,SpaceX行政总裁伊隆·马斯克(ElonMusk)表示,极有信心于年载人上火星,更夸口说“如果够幸运,也许四年就可以”。当然,登陆只是第一步,他的最终目标是移民火星。

史维如何看待这个计划?“我想是可行的,但要花点时间。”他认为,移民火星将花费大量人力物力,但技术上并非做不到,最大问题出自人类本身。

首先是心理压力。由于公转轨道、速度不同,地球与火星距离时远时近,长至约4亿公里,短至约万公里。每隔2年半左右,才出现一次最佳发射时段(上一次在年),但飞行仍长达7个月。

疫情下港人被困围城,至少假日可以出外“透气”。试想像下,如果要长时间停留密闭空间,与黑漆漆的太空作伴,几乎没有娱乐,你接受到吗?史维坦言,太空飞行“想象很浪漫,实际上很苦闷”,需要无比的好奇心、热情才可克服。

若要缩短飞行时间,史维认为可在月球建立发射基地,作为地球与火星之间的“跳板”。主要优势有两个:首先,月球重力只有地球的六分之一,加上没有大气层,火箭推力事半功倍,有助减低发射成本。

其次,若在月亮发射核动力火箭,所带来的风险比地球低。这项技术早于上世纪提出,相比传统火箭推力更强,能够缩短飞行时间,后来因为三里岛、切尔诺贝利等核事故而中止。“核动力火箭速度快很多,问题在于社会可否接受失败风险,并非做不做到。万一在地球爆炸,没有人能承担责任。”

然而,就算成功到达火星,由于两个星球的气压、温度、重力等客观环境差天共地,往后身体能否适应,才是真正挑战。史维猜想,届时人类体型将会改变,包括肌肉、骨骼结构、高度等,“过了两、三代人之后,这些人的样貌慢慢跟地球不一样了。”

事实上,马斯克也承认,若想将火星改造成地球一样的星球,需要花很长的时间,更提醒首批移民火星的人,很大机会不能回到地球,客死异“星”。

寻找生命本源

探索太空是一场马拉松,既要花费大量金钱,人类又未必适应,为何马斯克、贝索斯(JeffBezos)等富豪仍然积极“烧钱”投资?

“人本来不会飞,但大家梦想有一天能飞上去。”史维相信主要原因是个人喜好,“近二十、三十年,不少互联网公司赚了大钱,有能力负担这笔开支。他们觉得探索太空后,有机会发掘新事物吧!”在他看来,开拓太空既为赚钱,也为满足人类的好奇心,“我们一直想找到生命、宇宙的本源,探索太空或帮助找出答案”。

近月NASA派出的探测器“毅力号”成功着陆火星,开始寻找过去存在生命的证据。访谈尾声,史维主动提及任务中的小型直升机“独创号”,脸上再度流露出兴奋之情,“好期待见到它起飞!”

香港有角色不应做旁观者

史维曾于美国及香港生活多年,问及两地研究航天、航空项目的风气有何分别时,他提到一个有趣的文化差异。

“以前的美国年轻人,到了16岁时,第一时间考取驾驶执照,自己修车。”史维发现,当地人是打从心里喜欢接触机械,“他们会感到骄傲,因为这是属于自己”。

“当然美国年青人也关心前途,但他们更interestedindoing(在乎正在做的事情)。”比较之下,他却发觉本地人选科时偏向实际,


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