蓝天外的工厂
2020-08-18
如果将来有一天,你穿上宇航服飞出蓝天,在那茫茫苍穹,你会碰上什么呢?你将会看到神奇的“太空工厂”……
取之不尽的能源
在宇宙空间建造工厂,早已不是什么荒诞不经的梦想。自从上世纪50 年代人造卫星和宇宙飞船相继上天以来,“太空建设”的蓝图,就愈来愈清晰地呈现在我们眼前。如何在外层空间建造工厂,已成为今天科学家的研究课题。
在宇宙空间建造工厂,有许多得天独厚的优势。例如,你不必担心煤炭和石油的供应,因为无私的太阳,会慷慨地向我们提供取之不尽的能量。只要在建厂的同时,将太阳能电池送上轨道,就能把太阳光变为电能,给你提供充足的动力资源。
那么,哪些产品可以在天上生产呢?
未来的太空工业,应该发展一些特定的短线产品。这些产品的生产,在地球上受到种种条件的限制,而在太空中这些限制就不存在了。未来太空工厂生产的产品,除了供太空居民消费外,一部分还可以送给地面上的工厂使用。也许在不久的将来,太空中就会出现几座炼钢厂和制药厂哩!
无重力冶金工艺
我们知道,机械工程上经常用锡和铝进行合成,来减少机器上转动部件的磨损。人们曾设想生产一种铝铅合金。这种合金比起铝锡合金,不仅成本低,而且更耐磨,火箭工程就需要这种理想的合金。可是,由于地球引力的作用,在熔化和混合这两种金属时,铅总是沉到熔块的底部。等到冷却后,我们得到的不是一种均匀的合金块,倒像是一块分层的夹心饼。
在环绕地球旋转而没有自转的太空工厂里,任何物体都没有重量,制造合金时就不会出现因比重不同而分层的麻烦了。1977年,在一艘宇宙飞船上,宇航员们终于成功地制成了地球上无从得手的铝铅合金。
现在,还出现了许多其他的无重力金属制造工艺。例如,利用太空的失重和绝对真空状态,可以制造像泡沫塑料一样轻盈的泡沫金属;还可以制成无缺陷晶体制品,供应地球上的电子工业。
冶金工厂每天要吞噬大量的矿石,如果太空工厂都要从万里之遥的地球把这些矿石运来,这就会得不偿失。幸亏太空工厂的设计师们早就有了绝妙的安排。
太空“钓鱼术”
人类早就觊觎着月球上的宝藏。当年阿波罗飞船在月球着陆时,宇航员曾经带回三百多千克的月球土壤。经过化学分析,发现月球土壤中含有丰富的氧和硅,铁、铝、镁等金属的含量也很高。这就为我们未来的太空冶金工业,提供了丰富的物质资源。
月球引力只有地球引力的六分之一,因此,从月球向太空工厂输送原料,就可以大大节省能源开支;同时,从太空工厂向月球派遣飞船,也比飞向地球表面要容易得多。为了将矿石运出月球,美国科学家设计了一种以岩石为燃料的专用火箭。只要把装有矿石的铁箱填入火箭的空心管中,经电磁体不断加速后,火箭就会以1.5 千米每秒的速度飞向宇宙空间。这时,正在空间轨道上巡回的“捕捉器”,就会把这些矿石收集起来,运向目的地。
近年来,天体物理学家对出没于火星和木星间的小行星,产生了浓厚的兴趣。这些星球上有着丰富的铁、镍等金属,可以用来为地球服务。美国科学家已经拟就了一套捕捉小行星的方案。他们计划选择一个直径约100 米、重量约200 万吨的“轻量级”小行星,当宇航员们来到它的近旁时,可以很方便地把它塞进一只特制的大口袋里,用缆索把口袋系在电磁火箭上,利用火箭的后坐力,将俘获的小行星拖向指定的轨道——这真有点像在茫茫大海中捕鱼的情景呢!
廉价的尿激酶
另一个有趣的方案,是在太空中制造生物体和药物。活细胞好比是一座生产珍贵医药原料的化工厂,它能分泌抵抗疾病的抗体、激素和酶。可是细胞中所包含的化合物真是太多了,它的内部就像一碗放了许多佐料的羹汤,人们要想从这碗羹汤中分离出所需要的化合物,是十分困难的。
在外层空间中,有些细胞会表现出离奇有趣的习性,它们中某些成分的生长速度会加快,分离也会变得容易些。在阿波罗飞船的实验室中,曾培育了一组肾细胞。这种细胞分泌的尿激酶,能溶解血管中的血块,这是治疗心血管疾病的特效药。
这种尿激酶,在地球上光生产一次注射剂量就需1000多美元;而在太空中生产同样剂量的尿激酶,据估计,费用只要100 美元左右。未来20年内,人类可将一座自动控制的制药厂送上空间。到那时,就可以生产许多地球上无法大量生产的贵重药物了。
人类建设太空工厂,在今天已经成了迫在眉睫的事情。有人乐观地估计,2030 年前后,在你手头或许就会出现太空工厂的产品,至于它的质量如何,那就有待你亲自来发表意见了。