人类牢固地占领了大气外层空间 [复制链接]

第7版()
专栏：

人类牢固地占领了大气外层空间
中国科学院技术科学部主任　严济慈
如果我们说，1957年10月4日苏联发射了第一个人造地球卫星是人类征服宇宙空间的新纪元的话，那末1961年8月6日苏联东方二号载人宇宙飞船的发射就是人类进入宇宙第一阶段的胜利完成和宇宙航行时代的真正开始。从此，我们有了人飞入宇宙的工具和驾驶这个工具进入宇宙的人。
这个人类历史上新的宇宙时代，将是人类生活和活动范围无比广大的时代，也是人类征服太阳周围宇宙空间的时代。
1961年8月6日到7日，真是人类历史上不平凡的一个昼夜。苏联宇宙英雄季托夫少校驾驶东方二号卫星式宇宙飞船，在二十五小时又十八分钟的时间内，飞绕地球十七圈多，一共飞行了七十多万公里。在整个飞行过程中，季托夫少校依时工作，依时休息，依时进餐，依时睡眠，完全同他平时在地面上一样。宇宙飞船上的接收和发射装置，可靠地实现了它同地面的短波和超短波的双方面联系。按照科学观察计划，季托夫少校还不止一次地开动了手操纵装置。操纵灵活自如，可使飞船转向任何方向，必要时可使飞船在任何时刻开始下降，并在地球上任何地点着陆。他是飞船的主人。
在东方二号宇宙飞船上设计有两种着陆方法。一种是宇宙飞行员坐在飞船座舱中着陆；另一种是宇宙飞行员的座椅脱离飞船，然后宇宙飞行员用降落伞降落。季托夫少校就是首次试用了第二种着陆系统，降落在三个多月前加加林少校的“东方一号”着陆的有历史意义的地点附近。
季托夫少校的飞行更充分地证实了：对于一个训练有素的宇宙飞行员，失重，即使是长时间的失重，既不妨碍生活，也不妨碍工作。在二十五小时多的生活中，一切生理机能和工作能力始终保持正常，条件反射和无条件反射也都没有遭到破坏或扰乱。这当然是由于飞船座舱内具有始终保持正常气压、正常温度和正常空气成分的条件的结果。一昼夜是人们生活的一个周期。人们能在其中正常地生活一个昼夜，就能正常生活无数个昼夜。
不仅如此，季托夫少校驾驶东方二号卫星式宇宙飞船一昼夜所飞行的七十多万公里几乎等于从地球到月球、再从月球回到地球的全部来回路程。这就是说，从宇宙飞船的结构和装备来说，从宇宙飞行员的才能和毅力来说，现在已经有可能进行地球和月球之间的经常通航了。
在考虑人的第一次宇宙飞行的各种可能方案时，苏联就认为用卫星式宇宙飞船实现这一飞行是最合适的，因为这种飞行可以为人直接打开进入宇宙的道路。至于乘火箭沿弹道轨道飞行，实质上并非宇宙飞行，苏联一开始就摒弃了它。这种飞行的目的最多只是为了耸人听闻。因此，苏联科学家和设计师从刚一开始就把自己的力量集中于建造重量和体积巨大的人造卫星和宇宙飞船。这是苏联发展宇宙飞行的根本路线。正是这条正确路线迅速地解决了人飞入宇宙空间的历史性任务。
让我们回顾一下苏联在这方面所已经走过的道路和取得的成就。从1957年10月4日到1961年8月7日止，苏联发射了四个人造地球卫星、三个宇宙火箭、五个卫星式宇宙飞船和一个金星火箭，以及东方一号和二号两个载人的卫星式宇宙飞船。自1957年10月到1958年5月这半年多的时间内，苏联的人造卫星重量由83公斤直线地上升到一千三百公斤，可见这一时期的中心任务是提高卫星重量。1958年中到1959年底，卫星的重量稳定在一千四、五百公斤左右，但是所发射的三个宇宙火箭的轨道一个比一个复杂，控制问题一个比一个难，这说明苏联在此期间是在努力提高控制精度，并逐步解决复杂轨道的控制问题。在1960年第二季度，苏联卫星重量突然由一吨多猛增到四吨多，这说明苏联在火箭技术方面又有了很大提高，并采用了新型火箭做运载工具。直到目前为止，苏联卫星的重量仍稳定在4吨半到5吨之间。在过去一年内发射了五个宇宙飞船，解决了卫星返航这个根本性问题，进行了许多生物方面的试验，并收集了许多有关宇宙空间的科学资料，这一切都为把人送上天做了必要的准备。在这些工作的基础上，才有今年4月12日和8月6日“东方一号”和“东方二号”的惊人成就。
苏联人所操纵的宇宙飞船，在一方面，预示了人类实现世世代代所梦想的飞到月球、火星、金星以至更遥远的宇宙深处去的日子已经不远了，而东方一号和二号的飞行正是这种行星际飞行的雏型和跳板；在另一方面，由于冲破了严严密密地包围着地球的大气层，出现了扩大和加深对宇宙的认识的可能，从而揭开了宇宙的奥秘。
生存在地球上的人类，实际上是生存在大气之海的海底。大气对于天文观察就是严重的障碍。在这个“海底”里，有些科学研究很难进行，甚至完全不能进行。从这个“海底”里，人类历尽千辛万苦获得关于大气本身的一点认识，关于宇宙空间的一点认识，其局限性是不言而喻的。苏联载人宇宙飞船的成功，扩大了人类活动的范围，提高了人类活动的能力，从而增强了人类对各种自然力的控制。加加林和季托夫少校的丰功伟绩，简直是把人类在一日之间好像从海洋深处潜伏的鱼变成水陆两栖、空中飞翔的始祖鸟一样。从今以后，人类不再局限在地球的摇篮里了，人类不再是“井底之蛙”了。
实现了到宇宙空间去的飞行，人类就进入了一个新的领域。任何一次进入新领域都会带来一些早先不能预见的新发现。例如，由于头几个人造卫星和宇宙火箭的发射，苏联就发现了在离地面一千公里和二万五千公里上下（约相当于四个地球半径的高度）强度极大的内辐射带和外辐射带的存在。这一发现大大改变了我们对地球周围空间和宇宙飞行中辐射危险的概念。
过去发射高空火箭、人造卫星及宇宙火箭，把许多科学仪器送上天，收集了许多宝贵的科学情报。无论这些仪器自动化水平多高，毕竟只能按一定的程序进行一定的操作。现在人自己上了天，这就更能充分发挥仪器的功用，进行从前所不能进行的许多工作。现在很难充分地估价人进入宇宙的全部意义，以及由此而展开的前景。
就它所装备的各种科学仪器的水平和它所获得的各种科学观察的成果来说，东方号宇宙飞船完全可以比做一个巨大而且是多科性的现代实验室。利用卫星式宇宙飞船，人类在大气外层空间中开拓了立足点。从此向外看，可以摆脱地球大气的影响去研究遥远的天体；向内看，可以高瞻远瞩地离开地球来研究我们所栖息的地球；同时还可随手拈来，就地取材，来直接研究外层空间中无比丰富和极其复杂的物质运动形态。说来可能觉得奇怪，加加林和季托夫两位少校还是人类第一次看见了悬在空中的地球。他们第一次亲眼看见了地球确是圆的而且确是动的这个众所皆知的事实。
在东方号宇宙飞船的座舱里，添加一、二个座位，决不是什么困难的技术问题。由此可以想见，宇宙实验室和宇宙天文台的建立已是眼前的事了。今后随着技术的改进和多座位宇宙飞船的出现，除了飞行员以外，其他行业的人也可以成为宇宙飞行的参加者。直到现在为止，一些只能是观察的科学，都将成为实验的科学。天体物理学就是其中的一个。
人类向宇宙进军，不是为了满足好奇心，而首先是要把新的发现和新的可能利用来改善地球上的实际生活。可以预期，在最近的将来，就可以利用宇宙装置来解决一系列的实际任务，例如天气预报和冰情侦察，电视转播和无线电广播，以及在地球大气层外进行最广泛的科学考察等等。
大家知道，气象站愈多，分布的面积愈广，所观测的数据就愈完善，气象预报工作就愈可靠。目前的气象站都在地面上，因此所测得的数据只是地面附近的温度、压力、湿度和风向等气象参数。可是，大气层有几千公里厚，如果我们有办法很快测出高空以及地面的气象参数，那就将大大地提高气象预报的准确度。人造地球卫星就是担任这项工作的最好工具。人造卫星在几百公里以上的高空围绕着地球旋转。人在上面一眼就可以看清楚很大一片地面上空的云层分部和云块移动的情形，以及冷、热气团锋面的移动和暴风雨边界的扩展等等。人造卫星不但有助于全面地及时地掌握气象数据，同时还可以在高空中直接研究影响气象的各种因数之间的关系，为进行天气控制创造条件。
谁都知道，我们现在只能在直接看得见电视广播台天线的那一片区域内，接收到电视节目，因此往往不能超过二百公里。如果在赤道上空放置几个与地球自转转速相同的人造卫星（即所谓固定的人造地球卫星）来转播，那末地面上只要有一个电视台，整个地球上的人就都可以同时收它的电视节目了。
在地面上观测天体，由于中间隔着一层很厚的大气，就像是戴了一副模糊有色的眼镜，看不清或看不见。大气的臭氧层吸收紫外线，电离层吸收电磁波，近地面的大气含水蒸气多时也要吸收很多红外线，因此，由各种星体射来的光不能顺利地全部到达地面。在大气圈外的天文台上，天文学家将可以忘掉所有这些不愉快的事情。天体世界将在他们眼前，清清楚楚地现出它的本来面目。
现在研究原子能的一个主要方法是利用同步加速器。目前世界上最大加速器的能量不过三百万万电子伏特，但是它的电磁铁就有一个足球场那么大。可是，在自然界中已经观察到能量高达一百万万万万电子伏特的宇宙线粒子。如果要制造一架加速器，把粒子加速到与这种宇宙线相当，那末这个加速器的磁铁差不多就有地球那么大。这是很难想像的。飞出地球大气层，到处都是原始宇宙射线，将可以直接利用其中的高能粒子，进行原子核物理学的实验研究工作。而且，也只有在这种条件下，才能彻底研究清楚宇宙线的本质和起源问题。
以上所谈，只不过略举几个具体例子，来说明苏联载人的卫星式宇宙飞船为科学技术开辟了无限广阔的天地。更重要的是，人类一旦离开地球表面，在宇宙空间有了一个新的立足点，新环境将给我们创造了新条件来研究自然界中存在的各种问题，而在这些问题的解决过程中还会出现更多的新问题。因此，从宇宙飞行的角度来看，“东方号”开辟的新纪元将会带来更光辉的更远大的前景。
宇宙飞行的下一步发展将是人飞向月球和太阳系的其他行星，建造住人的行星际站，人逐步掌握在宇宙中的生活。而在更远的将来，将是实现目前看来近乎幻想的任务——突破太阳系的真正大宇宙飞行。这些问题不简单，困难也不小，只有在火箭技术大大提高和解决了大量的科学和技术问题之后，才能成为现实。但是也说不定，在今天看来还近乎是幻想和不能实现的计划，将会比原来的想像实现得更早更好。