一、前言

        印度首個火星探測器「曼加里安」號，於2014年9月24日成功進入火星軌道(圖1)，成為全球第4個擁有火星軌道探測器的國家，「曼加里安」號在進入火星軌道後，陸續傳回火星畫面(圖2)。「曼加里安」號去年11月發射，耗資約7400萬美元，被認為是至今最省錢的火星探測項目，也讓印度成為歐洲太空總署、美國太空總署、俄羅斯聯邦太空總署後，第4個成功執行火星任務的機構。有分析認為，印度此次火星探測行動雖然主要靠本國科技實力，但也得到美國、歐盟等大量技術支援，探測器的一些重要零件也從美國進口。印度成為世界上首個「第一次嘗試探索火星就成功的國家。」在人類探索火星的51次嘗試中，只有21次獲得成功。他並強調「印度只花了NASA大約1/10的經費，「比好萊塢拍一部電影的錢還少。」截至目前，共有7個探測器在火星軌道工作，其中5個屬於美國，1個屬於歐洲，1個屬於印度。為什麼一半人口吃不飽的印度要發展火星探勘計畫，因為印度的領導人與其他美、俄及歐洲先進國家都知道地球人口的爆炸將使糧食、水及能源都不夠用，若不積極往太空發展，將移民外太空的路鋪好，遲早人類會像恐龍一樣滅絕。印度非常重視核能與太空科技，核能不但關係人類的未來能源開發同時對外太空的拓展關係密切，台灣部分人員盲目的反核會阻撓科技的發展。

英國科學家霍金曾經說：“除非我們移民太空，否則，我不認為人類在未來一千年還能倖存下來，因為會有太多意外事故降臨到地球上。不過我是樂天派，我相信人類會走出去，找到適合居住的其他世界。”當然，推動移民外太空星球的動力不一定是災難的預期，尋找新的資源或許是近期人類探索外星的重要因素。在移民外星的過程中，火星很可能是第一站(圖3)。美國太空項目負責人查爾斯-博爾頓說：“如果人類想要無限期地存活下去，就必須變成一種多行星生物，我們必須前往火星，把它當作前往其他太空星球的跳板。”博爾頓的“跳板”計畫包括“用套索捕捉”小行星、在太空種植植物，以及利用3D打印機執行隨機設備維修。

 

   

圖1 印度的核能與太空技術水準很高      圖2  印度火星探測器傳回的火星相片

 

二、無核能人類無法深入外太空

         美國《大眾科學》月刊網站報導美國“好奇者號”火星探測車(圖5)在飛往火星的旅程中收集的太空宇宙輻射數據發表在2013年5月31日一期的《科學》周刊上。在使用現有化學燃料運載火箭的情况下，從地球飛往火星的5.6億公里旅程須耗時253天。    美國西南研究院的卡里·蔡特林等人根據對“好奇者”號火星之旅的研究，第一次測出了人類進行太空探索可能受到的輻射強度，即使有太空船及防護衣等屏蔽輻射裝置，人體所受的太空輻射水平相當於每5、6天接受一次全身斷層掃描。對太空中的宇航員造成威脅的輻射主要有兩種，一種是銀河宇宙射線的高能粒子輻射，現有太空船無法屏蔽，另一種是太空船可部分屏蔽的太陽風高能粒子輻射，長期遭受高輻射將增加患癌風險。美國航空暨太空總署(NASA)規定，在地球低軌道工作的宇航員，此方面風險的可接受範圍是不超过3％。根據蔡特林等人的研究，“好奇者”號在253天的火星之旅中，每天受到的銀河宇宙射線輻射量平均為1.8毫西弗，假設往返火星的旅程為360天，那麼來回一次途中受到的輻射劑量就達到660毫西弗。蔡特林說，就美國NASA標準，他們所檢測到的輻射水平恰好等於可接受的限度。這將使人類無法繼續在火星上工作。使用現有的化學火箭推進燃料幾乎不可能支持人類開展距離地球較遠的深空探測飛行。核能動力火箭(圖4)速度比化學火箭快5倍，因而能縮短太空旅途時間，減少在太空接受的劑量。使用目前美國正論證研製的核動力飛船，可將至火星旅行時間由253天縮短至60天。

 

圖3 核能太空船才能使人類登陸火星       圖4  核能火箭

  圖 5   美國好奇號火星探測車

國外媒體報導，從上世紀70年代進行的火箭發射到本世紀最先進的好奇號火星車都使用較“原始”的聯氨化學燃料，但下列新火箭的研發或可幫助人類進入外太空:

(一)離子推進器

傳統的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實現向前推進，離子推進器(圖6)也是採用同樣的噴氣式原理，但它不是採用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，它所噴出的是一束帶電粒子或離子。它所提供的推動力或許較弱，但這種離子推進器所需要的燃料要比普通火箭少得多。相關技術目前已用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空探測器和歐洲的“智能1號”太空船等，而且技術已取得很大的進步。未来最有希望成為更遠外太空旅行飛船推進器的可能就是VASIMR等離子火箭，該等離子火箭能够推動載人飛船在39天内到達火星。

圖6  離子推進器

(二)核融合動力火箭

在火箭上安裝一個核融合反應器，利用核能提供熱量噴射氣體，從而產生推力。在核融合反應中，核子被迫進行融合而產生巨大能量。核融合動力火箭(圖7)採用慣性約束核融合。此種設計以高能激光來代替托克馬克裝置，當核融合反應發生后，磁場再引導熾熱離子噴向火箭尾部，產生推力。

圖7  核融合動力火箭

(三)核子脈衝推進器

核子脈衝推進技術(圖8)的基本思想就是，在火箭的尾部定期扔出一個核彈，用作推動力的來源。這是美國國防部高級研究計畫署提出的。這項研究計劃代號為“獵户座計劃”，是1955年美國考慮過的一項計畫。目標是研究一種適合快速星際旅行的推進方案。推進火箭被設計成一個巨大的减震器，而且有厚重的輻射屏蔽用於保護乘客安全。理論上核彈動力飛船速度可達10%的光速。以這種速度到達最近的恒星可能需要40年。

圖8    核子脈衝推進器

(四)布薩德噴氣式引擎

為了飛更快、更遠的目標，火箭須携帶更多的燃料，更多的燃料會增加火箭重量，如果想星際旅行，就必須克服這種情况。布薩德噴氣式引擎(9)不需要携帶足够的核燃料。它首先是將周圍太空中的氫物質電離后，然后利用強大的磁場吸收這些氫離子作為燃料。

圖9  布薩德噴氣式引擎

(五)太陽帆推進技術

太陽帆推進技術也不需要携帶足够燃料的技術，與傳統的利用風力進行航行的帆船相比，太陽帆是從太陽光線中吸取能量。太陽帆是一個非常有希望的未來太空技術，至少它可以保證在太陽系内飛行，太陽的光線可提供最強大的推進力。

 圖10    太陽帆推進技術

(六)磁場帆推進技術

磁場帆(圖11)是由太陽風提供推動力，而不是由光線提供推動力。太陽風是一種擁有自己磁場的帶電电粒子流。科學家提出，在太空船周圍製造一個與太陽風磁場相排斥的磁場，就可利用磁場的排斥力推動太空船飛行。

圖11   磁場帆推進技術

 

(七)激光動力推進器

激光動力推進器(圖12)利用一束強大的激光將飛船推向太空，其中一項技術就是“激光燒蝕”技術。所謂“激光燒蝕”就是利用強大的激光燒蝕飛船尾部的特殊金屬，金屬逐漸蒸發形成蒸汽而提供推進力。

圖12  激光動力推進器

       三、火星移民計畫

美國航空航天局火星探測車項目經理約翰•考拉斯表示：“火星是太陽系中與地球最像的行星，它曾和地球一樣，有液態水和厚厚的大氣層，有明顯的四季變化，有北極和南極。與其他行星相比，火星是最有可能存在生命的地方，也最有可能成為人類未來的棲身之所。”，不少科學家相信，在未來50年内，人類小規模移民火星是可能的。美國的好奇號火星車預期服役時間兩年，但可能工作時間可達到5-6年，因為好奇號火星車携帶核動力裝置，可對電池充電供給兩年火星服役期使用。火星車使用鈽-238元素衰變產生的熱量生成110瓦電能，美國宇航局使用叫做放射性熱電發電機(RTGs)的核系統裝置已有50年經驗，它可以驅動無人探測器研究行星和太陽系之外其它天體。美國宇航局官員稱，對火星科學實驗室而言，放射性熱電發電機是至關重要的，因為單獨依靠太陽能電池板無法產生足够的能量驅動此巨大的火星車。核動力火星車不要求陽光便能操作運行，故可探測多樣化地點，無需考慮季節，相對的太陽能動力火星車必須著陸在狭窄的赤道區域以獲得足夠陽光。好奇號之前的火星車“勇氣號”及“机遇号”火星車使用太陽能動力，其役期僅3個月。

前些時候，荷蘭“火星一號”公司宣布發起一項殖民火星計劃，想在未來20年中至少將20名地球人送往火星“定居”，然而美國SpaceX太空公司創始人埃倫-穆斯克在英國倫敦皇家航空學會演講時也宣布了一個更加驚人的火星殖民計畫。在未來15年到20年，美國SpaceX公司計劃將8萬名地球人送往火星殖民，他們將在火星上過自給自足的生活，並在火星上繁衍后代。現年41歲的穆斯克來自南非，他擁有美國賓夕法尼亞大學物理學位，是美國SpaceX太空公司的創始人。美國SpaceX公司曾成功使用自製的“獵鷹9號”火箭向國際空間站發射了“龍號”貨運飛船，開啟了太空探索商業化和私人化的時代。穆斯克稱，該公司火星殖民計劃的第一步，是在15年到20年將首批人類送上火星，第二步是設計出一種“快速和可循環使用”的垂直升降火箭，这种垂直升降火箭將成為火星大規模殖民計劃的關鍵步骤。

另一方面，美國國防部高級研究計劃局(簡稱DARPA)，其成員來自伊卡洛斯星際工程與企業發展基金會，所研究的「太空長程移動計劃」已獲得美軍種子基金與柯林頓的支持，將正式開始打造能穿梭銀河系的太空船。人類史上第一位非裔女性太空人、梅‧傑米森受邀成為「百年星艦」的艦長、負責人，她說：「這項專案的目標是在1百年內，建造出能讓人類航行至太陽系外恆星的星艦。」、「如果我的說法聽起來很誇張，那是因為這個專案真的很龐大。」，

美國國家航空航天局（NASA）2014年4月17日宣布發現了“地球表弟”名叫“開普勒186f”的行星(圖13)，給尋找外星生命和地球人太空移民帶來新的希望。开普勒186f”的公轉周期為130天，從恒星接受到的能量約為地球從太陽接收能量的三分之一，距離銀河系的天鹅座大約500光年。“开普勒186f”是人類迄今發現的唯一一顆既和地球體積相當，又身處所在星系宜居帶中的行星(圖14)，NASA天體物理學主任保羅•赫兹说：“發現‘开普勒-186f’是我們尋找類地星球的重大發現。

圖13  地球的表弟“開普勒186f”個頭與地球類似 

 圖14   開普勒186f身處所在星系宜居帶中的行星

 

四、結論

中國大陸的海南文昌火箭發射基地(圖15)，在歷經五年建設後正式投入使用近在咫尺。作為中國第四個衛星發射中心，也是目前國內最大、發射條件最好的衛星發射基地，文昌航天發射基地未來可用於發射正在研製中的重型“長征五號”以及正在預研製中的其他系列運載火箭，主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等航天器的發射任務。中國工程院院士、神舟飛船總設計師戚發軔此前曾表示，中國新一代大型運輸火箭“長征五號”計劃2015年在海南文昌衛星發射中心首次發射。據介紹，作為一種系列化、通用化、組合化的新型運載火箭，“長征五號”是具備多級推力的火箭體系，最大推力將達到1100噸，相比之前型號，其適應能力更寬，有效載荷更大，比如其低軌道載荷達25噸，遠遠高於目前只有10噸低軌道載荷的普通火箭。文昌衛星發射基地還將在我國未來載人探月之中發揮重要作用。“我們完全有可能在2025年前後實現載人登月。中國人登月將從文昌出發。”中國工程院院士龍樂豪在此前接受海南當地媒體採訪時表示。近日嫦娥三號探測器系統首席科學家葉培建也表示，中國探月工程第三期工程的月球探測器“嫦娥五號”，將於2017年左右在海南文昌航天發射中心發射，該探測器是探月“繞、落、回”中的第三步，主要實現無人採樣返回任務。更重要的是文昌衛星發射基地的建成也將為中國探測火星創造條件，目前中國已具備了火星探測能力，未來火星探測器也將在此發射。

中國的“長征五號”系列火箭以及將來的新型號火箭，在此發設推力將可提升10%，這將大大提高中國運載火箭在國際上的競爭力。

圖15  海南文昌火箭發射場

  依據世界核能協會的消息，中國大陸目前有21個核能機組在運轉(圖16)，27個興建中，計畫興建的也很多，2014年8月20日台灣對岸的福建省福清核電廠一號機併聯發電，2008年11月21日興建至發電不到6年，若福清核電廠全部建成投產后，年發電量將達450億度，年產值170億人民幣，至少可拉動當地GDP增長近4000億。接著山東榮成石島灣一期、遼寧葫蘆島徐大堡一期、廣東陸豐一期和遼寧大連紅沿河二期，核電總裝機量達1010萬千瓦，預計分别將於2017年前后並網發電。相對於台灣的核四廠，吵吵鬧鬧近20年，最後把3000億大工程封存，國家一點建設都沒有，還怪22 K低薪，事實上高雄氣爆死30人，復興航空澎湖墜機死40幾人，日本海嘯淹死2萬人，但福島電廠爆炸事故嚴重也沒1人死於輻射，與電廠攸關的死亡7人除溺死2人外均因個人原因病死。所以不要因日本人的過失把台灣核能科技封殺，美國、俄羅斯、中國甚至印度都沒有這樣愚蠢。

 

 

    圖16   中國大陸沿海要蓋100座核電機組,台灣反核改變不了局勢