不可思議的原子太空船

1958年6月—加利福尼亞州,拉荷亞市。

“呼!嗶,嗶,嗶!呼!”五歲的孩子在玩他的玩具太空船,一個圓錐形的錫製火箭,側麵裝飾著大紅色的彩條,還有相配的紅色尾翼。他把太空船舉過頭頂,以平滑的拋物線軌跡上下滑行。“呼!呼!”

一輛車停進車道的聲音通過打開的窗子傳了進來。頃刻間男孩丟下玩具大喊起來:“爸爸回來了!”他跑到外麵,奔向綠白雙色的雪佛蘭汽車。他的父親,一個深色頭發的清瘦男人,坐在駕駛座上,車窗搖了下來。

“爸爸!爸爸!”男孩大喊著,無法控製自己的興奮,“是真的嗎?你在建一艘太空船?”

他的父親低頭看著男孩,臉上顯出困惑的神情。“你聽到新聞了?”

“是真的嗎?是真的嗎?”

他的父親微笑起來,輕柔地說:“是的,喬治。是真的。”

他的母親走出來站在他的身後。“你好,親愛的。他已經說這個說了一整天了!”

“你會飛向哪裏?它看起來什麽樣?有多大?”男孩的問題連珠炮一樣地脫口而出。

他的父親瞥了一眼手表。“跟你說,喬治。上車來,我帶你去看點你可能會感興趣的東西。”

喬治即刻繞著車跑到另一邊,拉開車門,跳上了他父親身邊的座位。

“你會給我看太空船嗎?”

“我們到了你就知道了。”男人看了一眼他的妻子,“我們就去一小會兒。”

“玩得開心。”她答道。

父親將車緩緩開出車道,開上主路。他沿著棕櫚樹成行的大街開了幾個街區,然後拐上了一條蜿蜒的斜坡路。在他們左側,太平洋在午後的太陽下閃著微光。

在路上,男孩不斷用問題糾纏著他的父親。“它能開多快?可以帶我一起去嗎?”

他的父親一臉神秘地瞥了他一眼。“這是最高機密。我什麽也沒法告訴你,但是我會給你看一件東西。”

男孩急迫地點點頭表示他明白了。

他們抵達了山頂,又開了一分鍾。隨後父親將車停在路邊,路的下麵就是山穀。“我們到了!”他下了車,兒子緊跟在他身後,然後他們站在一起,注視著眼前的景色。

沿岸的矮樹叢在他們麵前伸展開來,在風中起伏搖曳,隨著太陽在天空中西沉,樹影愈加狹長。他的父親指向峽穀邊緣,大約半英裏遠的位置。“看那裏。”男孩沿著父親的手指,看到某個恰似一艘太空船的東西停在整個場景中間。這是一個巨大的環形物體,大約一百五英尺寬,三十英尺高,四周由厚實的鋼製扶壁支撐。環繞著這個物體的窗戶明亮地反射著太陽光線。

男孩大口喘息著。“是那個嗎?那就是太空船嗎?”

他的父親在他身邊跪下身來。“不,倒不是這樣。那是我工作的地方,我們在那裏設計太空船。但是你可以從那座建築了解太空船大概會長什麽樣子。把它想象成基座。然後是太空船本體,形狀像一個巨大的雞蛋,坐落在基座上麵,超過兩百英尺高。”

男孩向下看去,他的嘴巴大張著,想象著巨大的飛船從地麵升空的壯觀場景。

“你們要去哪兒?”男孩問道。

他的父親微笑著說:“去向星星,喬治。我們將向群星進發。”

20世紀之前,那些夢想家們想象著各種奇妙手段,來實現太空航行。一位17世紀的主教,赫裏福德郡的弗蘭西斯·戈德溫,想象自己乘坐一輛由二十五隻天鵝拉的雙輪馬車前往月球。到了19世紀,人們則見證了獨創性方案的大豐收。儒勒·凡爾納建議用一門九百英尺的加農炮將一艘船發射到太空。埃德加·愛倫·坡描述了一段乘坐熱氣球前往月球的旅途。愛德華·埃弗裏特·黑爾想象將一艘磚砌的太空船沿山坡上一條巨型滑軌滾下山,然後再用兩個水驅飛輪給予它最後的推力,使它飛上繞地球的軌道。喬治·塔克則描繪了由一種想象中的反重力金屬“鑰”提供浮力,飄浮進太空的畫麵。

到了20世紀20年代,得益於羅伯特·戈達德的工作,人們已經清楚化學火箭是將物體發射進太空最實際的手段,但是發明者仍繼續想象著其他的技術。技術的進步令他們的想象更加的誇張了。於是在20世紀40年代中期,所有方案中最具想象力的一個出現了,單單是其大膽程度就無人能敵,離譜得令戈德溫的天鵝方案相較而言也顯得還算神誌清醒,有理有據。其想法是使用一顆原子彈將一艘太空船推進太空,並把它推向更遠的地方。

衝浪太空

1945年7月,新墨西哥州的荒漠地帶,為原子太空船概念的誕生提供了背景。曼哈頓計劃的科學家們聚集到一起,見證了三位一體核實驗—原子彈的第一次爆炸。隨著巨大的火球在白沙實驗場上空升起,該計劃的科學主管,J.羅伯特·奧本海默,想到了印度教經文中的一句廣為人知的話:“現在我成了死神,世界的毀滅者。”但他的同事,波蘭裔美國人斯塔尼斯拉夫·烏拉姆的想法就明快得多。當他看見蘑菇雲在天空中形成時,就在想原子彈釋放出的巨大能量能否以某種方式用於和平的目的。他沉思著:它能否推動一艘太空船前進呢?

化學火箭的主要局限在於,從燃料中獲取的能量比較低,如果嚐試使燃料在更高溫度下燃燒,以獲取更多能量,火箭本身也會熔化。烏拉姆想到了一種解決辦法。他想象不用化學燃料,完全拆掉火箭外殼,將它們用一顆原子彈取代。然後在太空船後方引爆原子彈,這樣就能釋放同等重量火箭燃料幾百萬倍的能量。如果太空船設計得當,有一塊巨大的鋼板承接爆炸的力—想象一塊直徑一百二十英尺,重一千噸的鋼板—這樣的爆炸可能不會毀掉太空船,而是以巨大的加速度將它推向前方。烏拉姆的想象類似於衝浪手乘著一波海浪衝向海灘,隻是海浪換成了原子能的衝擊波,它將帶一艘太空船升空,然後穿越太空。

當人們第一次聽到烏拉姆的想法時,通常會認為這是個瘋狂的念頭。難道原子彈不會直接把太空船炸毀嗎?即使沒有,暴露在輻射下該怎麽辦,如何駕駛太空船?對於核物理學家以外的任何人來說,諸如此類的擔憂可能會令這一想法止步於猜測和幻想,但是烏拉姆無法擺脫這個念頭,它就留在他腦中,不斷地對他絮絮低語。直到1955年,他寫了一篇報告,詳細地探究了這一想法:“關於運用外部核爆推進射彈的方法”。

烏拉姆的報告引起了泰德·泰勒的注意,泰勒是美國頂尖的核武器設計者之一,1956年,他剛剛開始在位於聖迭戈市的通用原子能公司工作,該公司致力於將核能充分運用在和平的用途上。泰勒做了一些粗略的計算,意識到盡管看起來很奇怪,但烏拉姆的想法也許可行。他詢問了自己的朋友,被普遍認為是世界上最傑出的數學家之一的弗裏曼·戴森的意見。戴森表示懷疑,但他也做了一些計算,令他自己也感到驚訝的是,他與烏拉姆和泰勒得出了相同的結論。一艘由原子彈作為動力的太空船也許真的能飛起來。

盧·艾倫的球和太空中的井蓋

在20世紀50年代進行的核實驗過程中發生的數個事件,意外地為烏拉姆的原子彈推進概念提供了實際證明。1955年,美國空軍物理學家盧·艾倫將大個的鋼製球體(被其同事開玩笑地稱為“盧·艾倫的球[7]”)掛在數次核爆的附近,希望能夠測試衝擊波對於球體內所裝的各種物質的影響。艾倫預計衝擊波的力量僅會將球體拋出,但是實際結果是球體被推出了很遠的距離,比他預計的要遠得多。事實上,他找它們時都費了番功夫。它展示了烏拉姆預見到的核爆的推進效應。

另一個事件提供了更為戲劇性的證明。1957年夏季,美國軍方執行了一係列核實驗,包括位於拉斯維加斯西北方的內華達實驗場,進行的數次地下核爆。在其中一次地下實驗過程中,爆炸的力量將一塊巨大的鋼板—直徑四英尺,厚四英寸,重量幾乎達一噸的鋼板—從爆炸豎井的頂部推飛了起來。提前預見到此事可能會發生的工程師們已經將一台高速攝影機對準了井蓋,以便計算其飛起時確切的速率,但是它的運動速度太快,以至於僅在膠卷上出現了一幀,就消失不見了。人們再也沒找到它。

然而,實驗的設計者羅伯特·布朗利博士估計,爆炸的力量與通道會聚力量的效應加在一起,將鋼板加速到了逃離地球重力所需速度的六倍多。事實上,這塊鋼板的加速度可能大到足以離開整個太陽係,直衝太空,就如同一艘由原子彈推進的太空船的微縮版本一樣。

太空中的井蓋很快就家喻戶曉,成為原子時代的傳奇之一。那些熱衷者們喜歡指出,盡管1957年10月4日由蘇聯人升空到地球軌道的斯普特尼克這顆一百八十四磅重的球形衛星,通常被看作是第一個抵達太空的人造物體,但實際上太空井蓋在一個多月前就抵達了太空。可不幸的是,事實上井蓋很可能沒有進入太空。它的初始加速度肯定足夠,但是大氣層會使它的速度急劇降低,或者徹底燒掉它,將它燒成了微小的金屬顆粒,撒在內華達的廣大區域裏。但是,想象井蓋確實飛出了地球軌道,現在仍然在太空裏的場景仍然十分有趣。它可能在冥王星外的某個地方,作為人類第一個,也是最不尋常的使者向著群星繼續它的旅程。

獵戶座計劃

盧·艾倫的球和奇特的井蓋,為原子彈或許能將物體推送到太空中提供了實物證據,但是真正給烏拉姆的概念以機會,使之從幻想中的念頭發展為真實計劃的,是斯普特尼克衛星。這顆蘇聯的小型衛星,穿過天空在地球軌道上旋轉著,令美國軍方驚慌失措。頃刻間,他們對於那些快速進入太空的想法—甚至是看似不著邊際的想法,都變得包容起來。

泰德·泰勒意識到此時時機正好,他說服通用原子能公司向美國國防部高級研究計劃局提交了一份建議書,為原子彈太空船尋求經費支持。1958年6月30日,他收到了好消息。計劃局將給通用原子能公司一份百萬美元的合同,以開展一項“由核彈推進太空飛船的可行性研究”。看起來原子彈太空船將會成真了。

泰勒很快召集了一群頂尖的工程師和研究者,包括弗裏曼·戴森。招募人才並不困難。項目本身就有充分的吸引力。哪個核工程師不想協助建造一艘圍繞太陽係飛行的太空船呢?這滿足了他們的好奇心和幻想,他們就像是一群孩子,在玩一個巨大的、非常強有力的玩具。泰勒將此次行動命名為獵戶座計劃。這個名字倒沒有任何特別的含義。他隻是覺得這聽起來很酷。

弗裏曼·戴森的兒子喬治·戴森,後來寫下了獵戶座計劃的曆史,在文中,他回憶起1958年6月的一天,他第一次聽說他的父親在協助建造一艘太空船時的情形。他當時隻有五歲,覺得這是世界上最令人驚歎的事。父親一回家,喬治就用問題纏著他:“太空船有多大?”“你們要去哪兒?”“可以帶我一起去嗎?”為這一計劃工作的工程師們和年幼的喬治有著同樣的熱情。

那時,其他太空工程師的想法比較局限。想將任何東西發射到太空中,都需要巨量的燃料,因此,所有東西的重量都必須盡可能地控製在最低限度。為此,水星計劃裏的第一個載人太空艙非常小,也就比包裹在宇航員身體周圍的外殼大一點點。然而獵戶座計劃的工程師們,從一開始就雄心勃勃。對他們來說,更大則更好,因為巨大的太空船更容易抵擋住原子彈的轟擊。所以他們最初預計建造一艘四千噸重,二十層高的太空船,差不多和一艘核潛艇一樣大,而他們認為這是保守的預計。一塊一千噸重的圓盤—“推進板”,將會吸收爆炸的能量,同時通過一種吸收衝擊的機製,保護船上的船員。他們計算這會需要一百顆原子彈,大約以半秒的間隔爆炸,來將這一巨型船隻送上軌道。

美國宇航局的工程師們認為月球是一個充滿野心的目標,而獵戶座計劃則將視線投向了更遠的地方。月球僅僅是太陽係宏偉旅行的第一站而已。無畏的冒險者們想象著:用原子能推進的太空船,巡遊到金星僅需一個月,隨後他們將奔向火星,再衝向土星,最終返回地球。“1970年抵達土星”成了該計劃的戰鬥口號。

在聖迭戈市郊,拉荷亞悠閑的熱帶背景下,通用原子能公司的總部裏,一種狂熱的樂觀主義攫住了獵戶座計劃的工程師們。他們開始想象各種宏偉的可能性。弗裏曼·戴森得出結論,沒有理由認為太空船重量不能達到八百萬噸,這將使太空船的個頭成為泰坦尼克的一百六十倍。一艘這麽大的超級獵戶座太空船可將兩千名居民送上一百五十年的旅途,前往半人馬座阿爾法星係。戴森同時意識到,獵戶座太空船的強大使得大規模的外星環境地球化改造項目成為可能。他想象開展一個“洪水計劃”,將大量的水從土衛二(土星的衛星之一)運往火星,由此將我們的鄰居行星轉變成一處適合人類居住的天堂。

洛瑪岬的升空實驗

在任其想象信馬由韁之前,獵戶座計劃的工程師們意識到他們需要測試核彈推進太空船的概念,以確保它在實際中和理論上一樣可行。這要求他們建造一台原型機。很明顯他們不能運用原子彈,所以他們依賴傳統炸彈開展實驗。

實驗在洛瑪岬進行,那是與聖迭戈海灣北部邊緣相連的一座半島。獵戶座計劃的工程師們建造了一個高一米,重三百磅的模型,他們稱之為“熱棒”。他們建造它以噴射小炸藥筒裝的一種塑性炸藥—C—4炸藥,穿過其底部的平板發射。當套上玻璃纖維外殼時,它看起來就像一顆非常寬大的子彈。不裝外殼的話,它就像一隻海上的浮標一樣—一座小塔立在圓形平台上。1959年的整個夏天他們都在鼓搗它,試圖讓它運作起來,隨後在1959年11月14日,他們準備好迎接最後的實驗了。

此計劃的爆破專家傑裏·阿斯特爾拍下了整個過程。當C—4在裝置下方被引爆時發出砰的一聲巨響,然後裝置向上騰起。第二發炸藥落下,然後“砰”又一次爆炸,裝置騰起得更高了。砰、砰、砰。每一次爆炸發生時,熱棒看起來都像是要翻倒、墜回到地麵一樣,但是它卻令人難以置信地搖晃著越升越高。六次爆炸將它推到了一百八十五英尺高的地方,隨後一頂降落傘撐開,它安然無恙地降落了下來。這是一次完美的測試飛行。這一實驗的運作與工程師的預想別無二致。

據說,當高級研究計劃局的評審組看到錄像時,評審員們都沉默了。很多評審員懷疑過獵戶座計劃的可行性,然而現在證據就擺在他們麵前,證明至少從理論上來說,這一概念是可行的。工程師們信心煥發,開始著手設計全尺寸的太空船。

也許獵戶座太空船最神奇的地方在於,工程師們相信他們可以運用1958年已有的技術建造它。他們知道如何造炸彈,也知道如何建造巨大的建築結構,如航空母艦。獵戶座太空船隻是簡單地將這兩種形式的技術知識結合在了一起。

但顯然,太空船的設計仍然麵臨著巨大的技術困難。畢竟,讓一米高的模型配合C—4炸藥飛起來是一回事兒;建造一艘四千噸的太空船,靠原子彈飛起來完全是另一回事兒。

第一,減震器的問題。如果在推進板和太空船之間沒有減震器,來自核爆的突然的推力會要了船員的命,這樣就糟糕了。但是該如何建造減震器,才能承受多次原子彈爆炸而不損壞呢?

第二,銷蝕的問題—鋼製推進板的損耗又該怎麽辦呢?這塊板子在解體之前又能承受多少次爆炸的衝擊呢?

第三,具體又該怎樣在太空船後側射出核彈呢?在加速度峰值時,核彈必須每隔半秒就引爆一顆。人們要麽通過推進板上的活板門發射核彈,然後祈禱活板門永遠別卡住,要麽就從推進板側麵拋射核彈,指望核彈別飛向錯誤的方向。兩個選項都不算理想。然而,這些都是工程設計上的問題。獵戶座團隊確信,時間充足的話,這些問題都可以解決。

獵戶座計劃的終結

最終,毀掉獵戶座計劃的並非技術困難,而是政治原因。美國政府在1958年組建了美國宇航局,期望它能夠承擔所有非軍事太空項目。然而,宇航局不想以任何方式涉足獵戶座計劃。讓他們的宇航員坐在載滿核武器的裝置上,對這樣的想法,宇航局的人不大“感冒”。同時,正如宇航局管理者在一份報告中所說:“政治上能否批準使用這樣的裝置的問題,將沉重地打壓了反對的一方。”因此,為了繼續得到經費,獵戶座計劃必須劃歸軍事項目。在某一段時間裏,它就是這樣被安排的。1960年,高級研究計劃局將獵戶座計劃的管理權移交給了美國空軍。然而,空軍沒有興趣開展宏偉的太陽係觀光旅遊。相反,他們要求從軍事上利用該項目。由此催生了獵戶座戰船。

獵戶座戰船將是一艘真正令人驚恐的造物。想象死星[8]圍繞地球軌道運行,集聚的火力足以將整個星球摧毀,使之不再適合居住。該戰船受其一百二十英尺長的鋼板保護,幾乎可以免受任何攻擊的傷害。如果探測到有導彈襲來,它可以直接以原子速度迅速離開,然後躲到月球的背後。

美國空軍建造了一個八英尺的模型來展示獵戶座戰船的概念。它身上載滿了武器—五百個民兵式彈頭,以及多個五英寸口徑的火炮—還同時載有多個輔助登陸艇。1962年,在肯尼迪總統觀摩範登堡空軍基地時,托馬斯·鮑爾上將驕傲地向肯尼迪總統展示了這一模型。據說肯尼迪驚恐地後退,懷疑軍方最高官員瘋了。那時他正在試著緩和與蘇聯的緊張關係,公布獵戶座戰船將會造成反麵影響。所以這個模型被悄悄收了起來,從那以後再也沒人見到過它。如今它很可能仍藏在某個政府倉庫裏。

1963年,美國和蘇聯簽署了《部分禁試條約》,禁止一切大氣核實驗。《條約》使太空船升空從政治上變得不再可能,從而宣告了獵戶座計劃的終結。1965年1月,美國空軍撤銷了對該計劃的撥款。

直到今天,獵戶座計劃仍然是太空時代一大未能實現的輝煌夢想。隨著人們對某次火星任務的討論熱烈起來,那些獵戶座計劃的死忠粉—確實有相當數量這樣的人—指出一艘獵戶座太空船,可以用化學火箭十分之一還綽綽有餘的時間,將船員送到火星。但是,這會帶來放射性塵降物的問題。這對身處推進板後方受到保護的宇航員來說,問題可能還不大,但對所有地球上的人來說,推送獵戶座進入軌道需要一百次核爆,要生活在這些核爆造成的餘後效應中,問題可就大了。據戴森計算,獵戶座太空船的一次升空會生成足以殺死約十個人的放射性塵降物。他推論道:這令該技術的應用變得不可能。

獵戶座真的可行嗎?受聘於該計劃的大多數工程師—很多仍然在世—依然堅稱它可行。在這樣的前提下,認為獵戶座計劃或許並沒有被完全封存會是很誘人的想法。也許美國軍方秘密地將該計劃納入了五十一區,在那裏繼續著開發工作。也許今天有完工的獵戶座太空船存在於世,被藏在內華達荒漠地下,或者西伯利亞的偏遠地區。

不幸的是,其存在會被公之於眾的唯一時機,將會是在諸如核戰爭或大規模小行星撞擊等大滅絕事件中。政客和最高軍事官員將會列隊登上太空船。然後它將會在核爆的推進下前進,載著它的乘客去往安全的太空。這將會是壯觀的景致,但也將是我們所有普通人能夠看到的最後一景。

[1].諾亞方舟:《聖經》傳說中,諾亞為躲避大洪水而建造的巨大船隻,船上載有諾亞一家和世界上各種陸上生物。

[2].巴甫洛夫的狗:俄國的科學家巴甫洛夫開展過一係列以狗為研究對象的實驗,其中最著名的實驗是每次給狗送食物以前打開紅燈、響起鈴聲。這樣經過一段時間以後,鈴聲一響或紅燈一亮,狗就開始分泌唾液。這種現象被稱為“條件反射”。人們後來用“巴甫洛夫的狗”形容一個人做出反應不經大腦。

[3].電報響碼器:用來接收電報信號的機電裝置。當收到電報信號時,它會發出長短不一的哢嗒聲,以分別代表短按鍵和長按鍵—“點”和“橫”—它們在莫爾斯電碼中用來代表不同的字符。電報員會根據響碼器發出的聲音將信號譯成電報的文字。

[4].奧威爾式:喬治·奧威爾是英國著名作家,著有《動物莊園》和《一九八四》等作品,批判極權主義社會。由此衍生出的“奧威爾式”一詞,在此主要形容如奧威爾小說中描述的那樣受到嚴苛監控的生活環境。

[5].蓋革計數器:由H. 蓋革和P. 米勒於1928 年發明的用於探測電離輻射的粒子探測器。

[6].格令:曆史上使用過的一種重量單位,1格令約合0.06克。

[7].盧·艾倫的球:“balls”在非正式場合也有男性睾丸或膽量的意思,在這裏是盧·艾倫同事的一句玩笑話。

[8].死星:《星球大戰》故事中虛構的衛星大小的戰鬥空間站,其裝載的武器具有能摧毀整顆行星的威力。