 《三思科学》电子杂志
2002年第11期 总第17期
2002年11月23日
目 录
封面
封面故事
[江华]发育、线虫、凋亡
新闻
[三思新闻编辑]11月份科学新闻
├ 量子比特的反面
├ 寻找二氧化碳的新倾倒场
├ 分子马达有了开关
├ 从珊瑚礁中追寻气候变化
├ 西雅图面临海啸威胁
├ 除草剂使蛙类雌雄同体
├ 缺少金属的恒星
├ 丙肝患者的新希望
├ 世界10大健康杀手
├ 拿破仑死于胃癌
├ 银河系中心的黑洞在挨饿
├ 钚也是超导体
├ 没有心情，就不会胖
└ 可怕的东西有助于记忆
求知
[九歌]鸟类漫话--攀禽(一)
[九歌]生物色趣谈
[叶平安]感冒，意味着什么
[逍遥]终极巫术--疯牛病小传(三)
[文木]手性之谜--左还是右(一)
(二)、(三)
[李淼]弦论通俗演义(二十四)
(二十五)、(二十六)
译述
[J.Bice]神创论者的圣战
[M.Shermer]痴迷于磁力
[T.Reichhardt]在这个世界之外
[J.Lee]白色瘟疫--结核病
博物
[九歌]戴胜
[佳肴]三角龙
故事
[李淼]Sokal事件和Bogdanov
兄弟事件(上)
观点
[赵南元]基因噩梦乃人为编造
[方舟子]中国科学普及面临的挑战
历史
[高山]量子(三)--正统观点
[方舟子]凯特威尔的蛾子
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在这个世界之外
 Tony Reichhardt
碧声译自Nature,420:10~11
冲向前方：等离子致磁泡的试验装置(上)；昆虫状的火星飞行机器人Entomopter(左下)。这是Robert Cassanova(右下)和他的研究所支持的两种设计概念。
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美国宇航局(NASA)的先进概念研究所(NIAC)致力于将设想变成未来空间探测任务中的现实。Tony Reichhardt参加了该研究所最近的一次聚会，探询有关投资是否值得。
作为一个自称“仅被人类想象力的限制所束缚”的组织，NASA先进概念研究所(NIAC)所在的地方寒酸得令人吃惊。它位于亚特兰大市一个有点衰败的地区，一幢毫无特色的灰色建筑物里。大约一英里开外，这座南方大城市的高大办公楼们熠熠生辉着。这个地区却充斥者“招租”的牌子和破烂的公路。
NASA希望在这样的环境里哺育出一些了不起的想法。NIAC创立于1998年，每年预算为400万美元，资助那些不属于NASA、想搞一些相当冒险的长期项目的科研人员。所长Robert Cassanova是一位航天工程师，以前曾负责过附近的佐治亚技术研究所。他说：“我们要的不是改良，而是大跃进的想法。”
到现在，已经有75名研究人员回了他的电话。有人提出一些看上去有可能实现的技术，诸如用阳光来推进宇宙飞船。而用电梯把人和货物送入环地轨道的想法就不切实际得多了。还有一些设想在绝大多数科研人员看来都是根本不值得研究的，例如以一种设想中的物质形态hydrino为基础来研制推进系统。但所有这些设想都属于NIAC考虑的范围：研究那些可能需要10~40年才出成果的设想。
上个月底，接受NIAC资助的人们在研究所总部聚会，进行了一次为期两天的学术讨论会。Cassanova放了这么一张幻灯片：“不要让成见束缚想象”。与会者们互相寒喧“你的狂想是什么？”这般情景还是头一回见到。但这并不是一场疯子的集会，也没有提出可行的超光速旅行方案。
外部限制
Cassanova说，NIAC迄今收到的超过600项提案中，有“不老少” 是科学幻想。但它们并不够格获得研究所的第一期资助——为期6个月，最高可达7.5万美元。NIAC的成员绝大多数来自大学、政府实验室和小型航天企业。会议报告的形式与NASA其它技术讨论会相似，主要的不同之处在于，这里鼓励狂想。听众可以要求发言者解释，但如果有人对某一想法的实用性甚或可能性存疑，他们是不会提出来的。
两天的报告之后，为几十年后的航天任务管理资助计划的难处变得清晰了。NIAC有着激进的理念，但别的研究所拥有丰富得多的资源。以其有限的预算，NIAC能做什么呢？
比较常见的思路，是为一些来自其它领域的先进成果在航天领域内寻找用途。Steven Howe曾是新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国立实验室的物理学家，他得到NIAC的第一期资助，研究反物质推进计划。利用物质和反物质湮灭时产生的能量，这样的反物质火箭几十年来一直是人们的梦想。但Howe指出，物理学正在追赶科学幻想。他在芝加哥设立了一家名为Hbar技术公司的企业，致力于发展反物质技术。
上个月，日内瓦附近欧洲粒子物理研究所(CERN)的科学家报告说他们产生了5万个反氢原子，这是人们头一回制造出这么多反物质(M. Amoretti et al. Nature 419, 456-459:2002)。伊利诺伊州芝加哥附近的费米实验室则正以每年1014个的速度生产反质子。Howe说，人们很快就可能生产出30毫克左右的反物质，这是把一艘宇宙飞船送往柯伊伯带——海王星轨道以外由岩石和冰块构成的物质带——所需要的数量。
Howe的设计方案是用一束反氢原子轰击一面帆的镀有铀的内表面，激发裂变反应。他希望能获得NIAC的二期资助——为期两年，最多可达50万美元——来研究在这种反应中有多少动量可以传递给帆，并研究CERN及其它实验室正在开发的反物质储存技术。
其他一些NIAC成员希望利用现有的技术。克利夫兰的俄亥俄航天研究所的Anthony Colozza看中了Entomopter，一种模仿昆虫翅膀的动作飞行的机器人装置。这一装置是佐治亚技术研究所的工程师Robert Michelson为美国国防部开发的。Colozza设计出一种系统，可以利用Entomopter装载的照相机来勘测火星表面。这一装置非常适宜于在这颗红色行星上使用，因为那里的空气太稀薄，使用传统机翼的装置难以低速飞行或着陆。NIAC相当欣赏这个想法，提供了二期资助。
再就是真正全新的想法了。在1998年NIAC第一轮资助中，西雅图的华盛顿大学的空间物理学家Robert Winglee，以他的微磁球等离子推进(M2P2，Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion)概念中选。Winglee提出，利用等离子体来扩展原有的磁场，从而在飞船周围产生一个巨大的磁泡。这个泡泡可以反射太阳放出的带电粒子流——太阳风。
由此对磁泡巨大表面产生的压力虽然不大，却很持久，可以在3个月内把200千克的载荷加速到80千米/秒的速度。这样去冥王星一趟只需要6年，而不是像现在的技术那样要10年。还有，制造这样的装置并不需要巨大的技术飞跃。
NASA首席技术专家的高级顾问Murray Hirschbein承认，M2P2项目让NASA开了眼界。他说：“它大概不需要10到40年来实现，而要近得多。”Winglee从NIAC获得的资助于去年到期，但研究工作已经在测试室里获得了相当有希望的结果。该设想可能会被NASA的先进推进计划所吸收，NASA还可能制造一个工作原型来在太空中进行测试。
不可能任务
并非所有的NIAC成员都这样走运。该研究所的目标是从NASA以外寻找聪明的想法，甄别其中最好的，然后由NASA接手下面的事。但有的研究人员说，NASA会觉得这些东西“不是在这里发明的”，这种态度的结果恐怕是NIAC的设想多半是被丢在一旁招灰。
批评这一点的人中包括Ivan Bekey，他是弗吉尼亚州Annandale的一位空间技术顾问，曾经做过NASA先进概念计划的负责人，该计划是NIAC诞生之前的内部方案。Bekey于1997年离开NASA之后，获得了NIAC的一期资助，研究一种无需支撑结构的大型空间望远镜的可行性。这种望远镜仅是一块反射薄膜，携带的仪器将以特定的组队形式飞行，收集薄膜反射的射线。如果这项技术能成功，将可以用来制造革命性的新型望远镜，比哈勃太空望远镜轻125倍，而镜面直径达到哈勃的10倍。
Bekey在二期资助中落选，但获得了国家勘测办公室(NRO)的资助，该办公室是专事制造间谍卫星的政府机构。他说，一个先进概念项目最好还是由NASA在华盛顿的总部进行。他对NIAC的工作质量并无异议，但认为它与NASA其它部门分离了。他说，由于缺少NASA内部的支持，NIAC注定只能制造“漂亮的报告，仅此而已”。
像Winglee的等离子推进器这样的成功故事的确非常稀少，大多数二期概念的结局是失去依靠。例如Entomopter作为一项技术来说太不成熟，难以在未来十年内被应用到火星探测任务中去，这使Colozza需要疲于奔命地寻找新的资助来继续他的研究，因为现在他的二期资助已经结束。
但Birschbein并不为大多数NIAC设想被束之高阁感到担心。“这都是超前的概念，”他说，“不会马上找到归宿的。”他还说，NIAC的真正目的，是影响NASA的“一般思维过程”，也就是说，即使NIAC某成员的成果最终被用于航天实践，研究者本人也可能不在其中。
但NIAC的理念中只有一小部分被认为可能实现，会是哪些呢？用Cassanova的话说，是那些“边缘”的项目。第一项是黑光火箭(BlackLight Rocket)。据其支持者称，这一装置利用一种神秘的新型动力，由氢原子转变为电子异常靠近原子核的hydrino时产生。
主流物理学家认为电子无法像hydrino研究者预测的那样靠原子核那么近。但新泽西州Glassboro的Rowan大学的机械工程师Anthony Marchese获得了一期资助，来研究用这种能源进行推进的可能性。Marchese并没有全盘接受黑光动力公司（一家设于新泽西的企业，研究基于hydrino的技术）的主张。但他相信，“确实有些正在研究的东西相当有趣。”
这种暧昧含糊的态度，加上hydrino研究遭到的奚落——诸如来自美国物理学学会公共信息负责人、积极反对伪科学的Robert Park的奚落，使NIAC的一些官员对给予Marchese资助一事感到紧张。
但也有人说，NIAC就属于这个介于可靠与荒谬之间的地带。在讨论会的休息时间，工程师Donna Shirley——曾工作于NASA著名的90年代火星探路者任务，后来转到俄克拉荷马大学工作——指出，许多这类想法可能没有价值，但如果偶然成功了一件，这投资就是值得的。Shirley说，会上提出的理念，比其它的先进概念学术讨论会上提出的更加有趣。不过她微笑着补充了一句，“比不上科幻大会那么有趣。”
Tony Reichhardt从华盛顿为Nature撰写文章
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NASA先进概念研究所 NATURE
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