未來「平民太空游」到底是什麼樣子？

如果你省吃儉用三年，節省下來的錢就能參加一次太空旅遊，

你信嗎？千萬得信，也許三四十年後這就將成為現實！

對絕大多數人來說，遨遊太空似乎是終生難以實現的夢想，因為只有極少數人付得起動輒數千萬美元的高昂太空游票價。然而，美國研究人員聲稱，真正的「平民太空游」時代很快就要到來，因為他們正在研製一種可以行駛在太空中的「磁懸浮列車」，每位乘客的票價可能只需5000美元。或許在不久的將來，普通老百姓都可以乘坐「火車」游太空了。

真空磁懸浮系統將代替火箭

在電影《星空》中有這樣一個鏡頭：在女主人公的幻想世界中，她乘坐的火車突然飛了起來，向浩瀚的星空賓士而去。美國約翰斯·霍普金斯大學的研究人員設計出了人們夢想中的這種飛向太空的「火車」，並將之命名為「星際列車」。雖然太空磁懸浮列車名為「星級快車」，但事實上按照目前的設計，它只能在近地軌道上運行，根本無法遠離地球，更不會脫離太陽系。不過研究人員表示，當未來積累了足夠的近地軌道的「星際列車」飛行經驗之後，就可以開發更加強力的磁懸浮發射系統，讓「星際列車」飛向火星或其他星球。

早在100多年前，科學家就通過計算預測，如果從地面上向太空中發射一枚高速炮彈，當炮彈的運動速度達到每秒7.9千米的「第一宇宙速度」時，炮彈將不再落回地面，而是環繞地球作圓周飛行。這也是設計近地軌道飛行器（如人造衛星、空間站）的理論基礎。也就是說，任何物體都可以在太空中翱翔，只要能把它的速度提升到「第一宇宙速度」。

同理，如果要讓「火車」飛向太空，也需要讓它至少具有第一宇宙速度。要達到這一效果，目前採用的方式基本上是用強勁的多級火箭進行不斷加速。然而，火箭大都是「一次性用品」，發射一次就宣告作廢，每次都得用一枚新火箭。這導致火箭發射飛行器的成本一直居高不下。倘若有一種發射裝置可以循環使用，那麼成本就會隨著使用次數的逐漸增多而不斷降低。美國研究人員認為，真空磁懸浮動力發射系統就是這種可以重複利用的發射裝置。除了設計中的「星際列車」外，真空磁懸浮系統在將來還可替代火箭發射多種其他太空飛行器。

第一宇宙速度：航天器沿地球表面作圓周運動時必須具備的速度，也叫環繞速度。第一宇宙速度有兩個別稱：航天器最小發射速度、航天器最大運行速度。按照力學理論可以計算出第一宇宙速度≈7.9千米/秒。

太空電梯：

太空電梯的概念最早由著名的火箭科學先驅者齊奧爾科夫斯基在1970年提出。隨著人類太空探索步伐的加快，當代科學家正考慮將此變為現實，以實現外太空和地球之間更便捷的物資交換。太空電梯計劃用於發射衛星和飛船，甚至將人類直接送上太空。 2012年，美國電梯港集團公司宣稱，由於在月球上建太空電梯比在地球上建更容易，所以該公司可用現有技術在月球上建造一座太空電梯，並表示這一想法能在8年內成為現實。

磁懸浮發射系統逐漸加速

按照美國研究人員的構思，磁懸浮發射系統分為地面設施和發射管道兩個部分，兩個部分中都有超導電纜，以便為發射管道和「星際列車」提供足夠的懸浮力。地面設施中的超導電纜電流高達2億安培，發射管道中的超導電纜電流為2000萬安培。磁懸浮發射管道長1600千米，從地面開始逐漸抬升到2萬米的高空中。在2萬米的高空，每米電纜所產生的巨大浮力都超過了讓整個發射管道懸浮所需的浮力。

發射管道將系在連接在地面的高強度繩索上，防止發射管道在浮力和風力作用下隨意擺動，保障列車的行車安全。這根管道就像是一個封閉式隧道，裡面鋪設著可運行磁懸浮「星際列車」的鐵軌。鐵軌至少有兩組，可以雙向通車。由於是在真空管道中運行，雙向列車即使行駛速度很快也不會相互影響。

為了減少「星際列車」前進所遭遇的空氣阻力，整個磁懸浮管道將被抽成真空。因此，這種「星際列車」也像其他太空飛行器那樣是全封閉的，裡面有增氧裝置，乘客不用擔心車廂內的供氧問題。磁懸浮列車的強勁動力可令列車在終點時的速度超過第一宇宙速度，達到每秒9千米，相當於每小時32400千米。為了減少乘客的不適感，整個加速過程是逐漸進行的。

如果用火箭發射載人飛行器，那麼大概在10分鐘左右就可把飛行器加速到第一宇宙速度。這個加速過程對航天員來說是一個很痛苦的過程，對於普通人來說就更加難以承受。航天員們往往要承受來自數倍重力加速度的壓力。而對於磁懸浮「

」來說，這個加速過程要相對長一些，需要30分鐘左右。雖然封閉管道中的旅程有些單調，但是乘客的感覺相對較為舒適，不會因為加速壓力而感到特別難受。因此，乘坐「星際列車」前，乘客只需要接受兩三天的集中培訓即可，不需要像乘坐常規太空飛行器那樣進行多個項目且長達數月的訓練。

90分鐘環繞地球一圈

為了適應太空飛行，「星際列車」的外觀結合了火車和飛行器的特點，有長長的車廂和形似子彈頭的車頭，還有一對不是十分明顯的尾翼。列車在管道中的終點站是一個巨大的結合艙，是連接真空管道和大氣層的過渡部分。這個巧妙的設計參考了太空梭和空間站的對接裝置，令列車可以順利進入結合艙，而外面的空氣不會沖入到真空管道中。

「星際列車」在到達真空管道的終點站以後，會像一顆超大的高射炮一樣，依靠慣性繼續向太空飛馳。此時，由於稀薄大氣層中的氣體阻力的影響，「星際列車」的速度會很快下降，在一兩分鐘內就降至第一宇宙速度。此時列車已經距離地面幾百千米，可以像人造衛星那樣圍繞地球的近地軌道做圓周運行，大概90分鐘就可以環繞地球運行一圈。列車中的乘客也就可以在90分鐘內看到地球的全貌，並欣賞到獨特的太空美景。

在即將結束航程之前，「星際列車」開始在精確計算的動力調節下制動並減速，列車開始下降，在再次經過磁懸浮系統終點站時，列車也正好下降到該位置。列車降到終點站后，再沿著磁懸浮軌道下滑到起點站，整個太空游航程結束。列車在下降時的位置調整一定要在下降到終點站之前精確完成，精度要在幾米的範圍內。如果偏差過大，列車就不能順利地從站台進入管道，而會直接向地面墜落，釀成重大傷亡事故。

未來的太空旅行物美價廉

磁懸浮發射系統聽起來似乎有些玄，但是美國宇航局的研究人員相當認可這個計劃，並認為有關技術已經十分成熟，隨時可以進入具體實施階段。一旦開始建造磁懸浮發射系統，其難度比不少科學家支持的太空電梯要小得多，工期也比太空電梯短得多，大概20年內就可以完成，而建設一部太空電梯至少需要50年。目前，制約這個計劃實施的還是先期投入的巨額成本。據核算，建造這樣一個系統需要耗費近600億美元。研究人員表示，其實成本也不能算是難以逾越的因素，因為此前太空梭的研製費用就超過了1000億美元。

據研究人員計算，一旦磁懸浮發射系統建成，把每千克的貨物或人送到太空中的運輸成本只要50美元，大大低於火箭和飛行器每千克數萬美元的運輸成本。由於運輸成本與載重量關係十分密切，未來的「星際列車」太空游將會對每位遊客進行稱重，乘客的票價會因體重和所攜帶行李重量的差異而有所不同。

真空磁懸浮發射系統效率也很驚人。間隔幾分鐘就可起航一趟列車，每年可以把400萬名遊客送上太空。對於絕大多數人來說，省吃儉用三年就可以上一次太空，何樂而不為呢？或許在三四十年後，我們就有機會乘坐「火車」去太空遨遊了。