第五章 在月球上殖民

「與非洲面積相同的月世界,未來將會急速開發,人類大批移居的事實,當是指日可待。月球的開發是人類太空計劃的第一步,以此為跳板,繼而開發其他的行星。」

在地球上以望遠鏡來觀察的天文學,幾乎已到了它壽命的極限。自數以萬計的城市燈光,及家用電器產生的干擾,嚴重的擾亂了現在世界上大多數的光學望遠鏡及無線電天文望遠鏡。在未來的十年之中,把這些望遠鏡移到太空或月球上是一件很迫切的事。因為干擾太多了,要想照一張遠距離微弱星辰相片是越來越不容易。舉個例子來說;都市計劃的執行下,樹立了很多的水銀路燈;不錯!是減少了許多交通事故,但是造成了天文上的很大困擾,因為它們產生了很強的紫外線,這些紫外線和某些星光是相同的。假如城市的燈光及廣告燈和星光性質差不多的話,很可能幾個小時耐心拍的一張照片就變成廢紙。當城郊的馬路,鋪上會反光的水泥,而一些小的粒子會像鏡子似的反射大城市裏的光線,在水平面幾乎五十哩都可以看得到像一個初升月亮似的亮光。大廈的照明燈光,延伸到數哩外都看得見,探照燈射入空中使情況更槽。在戰前建立的威爾遜遠距離望遠鏡,面臨了這樣的問題——從洛杉磯來的光線干擾了這四十八吋的望遠鏡;甚至世界最大的光學望眼鏡帕馬山上二百吋反射望遠鏡,現雖位於加州的荒郊,但在一九八○年也可能受到來自洛杉磯及聖地牙哥光線的干擾,望遠鏡比無助的肉眼對於干擾的光線是敏感太多了。

在約威爾河畔的的英國大無線電天文望遠鏡,正面臨搬到威奚谷的命運,因為在現址無法分別出一個訊號究竟是宇宙來的,或是最近搬到它附近幾千戶住宅的家用電器雜波。天文學家正要找一個更遠的地方去建他們的天文望眼鏡,但是人口擴散得很快,即使找到了也不能維持很久。假如是繼續開發宇宙的話,望遠鏡就可以離開這干擾的城市,放在地球軌道上的觀測站上或放在月球上,就不會再受到干擾了。

就算沒有城市燈光和家用電器的干擾,那厚厚的一層大氣也會影響到觀測所得的結果,比從太空中的觀測要差得多了。我們自這層覆蓋的大氣下學來的天文學已經足夠了,看夜間的天空仍然像是一條魚從水面下幾吋來看水上的東西一樣,魚或許會看到清楚的一個月亮,但是月亮看起來總是讓水遮住了某一些她原有的性質,而且因為水的移動看起來外界的東西每秒鐘都在動。微弱的星光閃爍,很少有一刻是在靜止的狀態,即使是水非常平靜的時候亦然。其他的時間都在微微的移動,全部景象是朦朧不清被水影所擾亂。就是在最清晰的夜晚,仍是好像蒙上了一層霧似的。

但在大氣層以外,背景突然變得清晰,雲霧消散不見,星光在它們正確的位置發光不再搖曳不定。就是在最沒有雲的夜晚,在地球上看天空,仍不是很清楚的。人們在大氣層之外的太空可以看到比地球上看到多幾千倍的星星,這最大的差別是前者隔了一層大氣而後者沒有。大氣像層簾幕遮蓋了很多星光訊號。一個很大部分的光譜自我們眼中隔除,紫外線和X光被同溫層及氧氣隔斷,空氣的熱流干擾了星光的影像,使它們看起來有重影。無法分別出行星系的邊緣,整個面也是毛毛的。很少有時候空氣騷動是平靜的——就像一條魚類天文學家,很少能享受到寧靜的海一樣。大多數重要的天文發現,都是在這種時刻進行的,然而這種天候很少能持續到能拍得一張清晰相片那麼長的時間。比較好一點的結果,可以將望遠鏡放在氣球上獲得,或放在次軌道的火箭上得到,但氣球沒法兒到達超過二十哩的高空,這仍在大氣之中;火箭則會搖擺不定。

有幾個天文望遠鏡的確射入了地球軌道,實現了這個想法,然而除了這些太空實驗室外,他們都是經由地球遙控操作,所以他們的用途也是有限的。當人們直接操作的時候,軌道上的望遠鏡才會發揮得更有效率,人們可以檢視拍得的照片並拍發回地球,人們可以檢查曝光的時間;更換修理的儀器,對拍壞的相片再拍一次,作各種遙控裝置無法做的事情,在下個二十年中,會將更複雜的望遠鏡放入軌道或放入載人的太空站,參加這項工作。雖然比地面的觀察更吸引人,然而仍然有許多問題存在:

一、即使是很輕微的一點移動,就可以使太空天文實驗室拍的相片不清楚,而要重來一次。

二、地球遮蓋了太空船大部分的天空,這要看看太空船有多高才能決定;地球會造或像洛杉磯對威爾遜望遠鏡一樣的光之干擾。

三、環繞地球的范艾倫帶會發出強烈的輻射;這種情形一樣會干擾觀察,望遠鏡需要幾噸的保護層去保護它。

四、地球上無線電、電視臺和飛機的訊號會干擾無線電天文望遠鏡。

五、為了太空船上天文學家的健康,必須使太空船旋轉產生重力,這也就是說它會很快的在空中轉動,轉動的望遠鏡會使照得的相片不準確。

假如把望遠鏡放在月球背面,這一切就都不會成問題了,月球的二千一百六十哩的直徑,構成了來自地球無線電訊號最佳的屏蔽。在這二千多哩屏蔽下的未來月球觀察者,會成為非常重要的太空天文家,這些屏蔽是它重要的原因。十四個地球天這麼長的一個月球上的夜晚,天文觀察者在每一個地方都可以觀察到很好的結果。天文學家如果初次在月球上用望遠鏡觀測,他一定會覺得效果好的太多,星辰不再是看起來搖閃不定,而且好像放大了似的,在地球上做天文觀察也看不到這麼亮的星。在地球上,星辰愈亮看起來越像一個圓盤。當我們用一個強力望遠鏡照相時,在地球上這些星光通過大氣會造成折射產生幻覺,這個挫折在今日使我們知道星光通過了幾兆哩的太空,然而在最後的一百哩受到了干擾。事實上,雖然經過了這麼長的距離,我們用強力望遠鏡去觀察仍然應該得到一個沒有尺寸大小的圓點才對。我們把這個圓點放大成一個小圓盤,應該是和實際的大小或比例,放大到整個歐洲這麼大也只有梨般大。這種情況,只有在月球上才能夠得到沒有錯誤放大的情形。

在月球上,天文學可以有驚人的發展。現在世界上最先進的無線電天文望遠鏡,建造得最大的是一個直徑一千呎的龐然大物,建築在波多黎各的阿里西堡火山口附近。為了承受熱帶的強風,做了一個平臺去支持它,總重六百噸。像這樣的建築在月球上就不需要了,那兒沒有強風或暴風。我們可以把無線電天文望遠鏡以鋁片建在火山口。自焦點以下的電纜線也可以用火山璧去支持,整個的構築可以大到直徑五十哩。因為月球的引力小,所有東西的重量在月球上都只有原重的六分之一,所以電纜也可以像蜘蛛網似的掛著,這些都顯示出有利的一面。月球上也沒有潮溼的空氣會腐蝕金屬零件或其他附屬機件。毫無問題的,我們在月球上可以比以前更深入宇宙幾十倍。光學及無線電天文望遠鏡都能建在這塊樂土,沒有雲層和大氣的干擾,我們可以看到比現在亮幾千倍的星光,我們從波馬天文望遠鏡所能看到最遠的星辰大約是五兆光年遠的後髮星座。在底片放大到其上的乳劑顆粒都可以看清楚的時候,我們才可以看到這點星光,像一個小點。它們非常微弱而模糊,以至於我們必須要用放大鏡來看。最大的斑點可以想像是數以兆計的星光構成的,但是我們如果從月球上觀察,我們就可以清楚的計測它的距離了,就好像我們今天看仙女星座一般的清晰,而後者是它的距離的兩千分之一遠而已。

波馬山望遠鏡直徑有兩百吋,大約是十七呎,在月球上重量和應力的限制都不存在時,我們可以建一個直徑達二千英吋的反射望遠鏡,如果月球上的環境許可,可以建的還要大哩!月球的自轉比地球要慢三十倍,這個意思是說在月球上對天空的一個定點曝光時間可以更長。波馬山望遠鏡在每個早晨旭日東昇的時候都會受到一次干擾,在月球上則沒有這種情形,它一個晝夜的週期達到三百三十六小時也就是十四個地球天,這麼多的時間都可以曝光拍一張照片。在月球的兩極整個時間都是夜晚,我們如果要拍天文照片可以任意的拍,我們可以得到許多機會做新的發現,比伽利略那時候幸運得多了。

科學領導工業這不是第一個奇蹟,第一次登月了以後,一群國家航空太空總署的工程師及科學家的爭論:下次登月任務應該以何者為先。一個工程師神經的建議其中一項科學實驗應該剔除,增加一項備用安全設備,科學家們很快的制止了這項建議,而且以後的任務也沒有加裝這項安全設備。

工程師們都知道沒有科學在背後支持,登月開發是發現不了什麼東西的。但是這一點常被忽視,自一九五七年至一九六一年,從蘇俄發展太空計劃中可以看出,大多數的科學家在這段時間中都不太感興趣,而是純因軍事上的理由去發展的。回顧美國先鋒計劃及水星計劃就可以看到,長期無用的太空領域競爭沒有什麼結果,主要引起的是史潑尼克一號的發射。史潑尼克一號發射了以後造成了很大的隱憂——蘇俄有可能把核武器放在太空軌道之中。甚至往後的太陽神計劃都有這種政治威脅性,僅和軍事武力的差別,

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