这个火星陨石坑里有什么？原来是一块结冰的水。火星特快号无人宇宙飞船在二月上旬拍摄下这幅影像。这个冰袋被发现位于火星赤道以北 70度一个 35公里宽的陨石坑中。在那里，阳光被 300米高的陨坑边缘挡住，不能将陨石坑底的冰袋蒸发到火星稀薄的大气中。而这个冰袋大约有 200米厚。在这幅图的右上角可以看到陨坑内缘上挂着霜，但左下角部分的陨坑边缘则是沐浴在阳光下。这种靠近火星北极陨坑内部冰袋的存在，不仅提供了火星过去地表信息的线索，也是靠水为生的航天员们未来良好的落脚地。

 

夏威夷上空的透镜状云

这是一朵云吗？一朵云居然会看起来像飞船！实际上，这朵云是由几朵云堆积而成的透镜状云。通常情况下，空气的水平运动强于垂直运动。可有时候，当风被山丘阻隔，就会发生强烈的垂直震荡。这团震荡气团顶部的干空气，可能会因湿度不同而分层，形成一层层湿度都达到饱和的云层。结果就形成了这种奇特结构的透镜状云。上图拍摄于美国夏威夷的莫纳基亚山附近。

太空迷常常喜欢引用罗伯特•海因莱因（Robert Heinlein）的一句名言：“一旦你进入近地轨道，去太阳系的任何地方都不在话下了。”作为发射太空船、挣脱地心引力的物理解释，这样的表达再生动不过。加速到近地轨道区区200英里高空的速率改变量，是从近地轨道继续飞往月球的两倍还多，这样的速率变量也可以满足从近地轨道驶向其他星球的遥远之旅了。

我们经常用借这句话给自己打气。毕竟，1957年人类就把人造卫星送入了近地轨道；1961年，人类自己也进入了这一轨道。20年前我们就已经在去“任何地方”的路上了。让我们继续加油吧！

然而它的误导作用也不容小觑。在从近地轨道去往其他星球的轨道上，速率改变可以通过适当的加速度获得，几小时、几天甚至几个月都行，这正是为何小推力、长时间的离子发动机对于行星探测器来说那么重要的原因。但是，火箭从地面到达近地轨道这么短的距离内，必须用至少一个G的加速度才行，而且还必须尽快地穿过大气层，达到轨道速度。如果做不到这些，保持火箭的平衡就会需要更多的推进燃料，这会使火箭更庞大，更难加速，搞不好会划出一道不堪入目的指数曲线——发射失败！所以，海因莱因所说的，到达近地轨道的能量和去往更高轨道所需的能量相当，这句话虽然是对的，但是，这些所需的能量对于到达近地轨道这个第一步来说负担太重了。

自从齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）在19世纪90年代认识到这一点开始，超高能量的需求便形成了太空探索的推动力。火箭性能的处方便是“燃烧要尽可能地热和快；如果这还不够，就把火箭造得更大些。”所以火箭工程学就意味着发动机燃烧得接近熔化，接近爆炸，达到没人敢碰的地步。只要材料允许，发动机带动的机身就要越轻越好，当然还需抵得住高速下与大气阻力摩擦产生的高热能。这些结构使得火箭重量比有效荷载还重，而携带的推进剂更是火箭自身重量的很多倍。齐奥尔科夫斯基已经正确地想到了使用多级火箭。不过想想这些要求：大、热、轻、坚，不用计算就已经知道有多昂贵了。

如果要实现太空飞行，还需更复杂的技术和更高昂的花费：涡轮泵、引擎冷却系统、特殊材质、低温燃料以及能在一秒内感应的飞行控制器，这些要素缺一不可。从20世纪20年代开始，人们一直希望把X系列飞行器改造成可重复使用的飞机，但这同样相当困难，所以真正的“太空飞机”仍然是个妄想。在航天飞机首飞之前，一位高级航天飞机设计师曾对我说：“可重复使用的太空飞船似乎看起来会节省成本，但事实上呢？本来发射总重的5%将进入轨道，可是现在5%里还必须包括机翼、热防护还有起落架。结果会怎么样？除非你没日没夜一直飞，否则所输送的货物就是天价！

结论是：要借助化学燃料的火箭飞往深空太难也太贵了，原因在于物理学和化学方面已经达到一个瓶颈，工程学上再完美也难有大作为。当然核能、激光发射、太空升降机或者全新的物理学都可能完全改变这种困境，只是我们现今面临的技术改进并不乐观。即使化学火箭节省了一部分花费，那它也不是来自技术，而是依靠着设计、制造和操控上面的改进。

来自技术的收益递减是我们不愿看到的。火箭代表了工程学辉煌的80年，它们发射的瞬间令人敬畏，我们也因此对火箭有着深厚的热爱，它是人类征服太空的里程碑。我们希望它成为哥伦布的圣玛利亚号，莱特兄弟的第一架飞机或者经典的福特A型汽车。

只是，同样作为交通工具，相较于最初的轮船、火车、汽车或者飞机而言，航天飞机载人载物都花费得太多太多了。

我们必须认识到这一点，而拿出改进的办法。虽然我们需要带着美好的远景来讨论单级火箭和二级火箭的设计、一次性太空船和多次使用的航天飞机，拥有神奇优点的Aerospike引擎以及Mach12超音速冲压喷射引擎，这些技术的选择都值得探索，但是也只限于远景而矣。何况在天价的花费之中，这些内容也不过是一小部分，自上世纪60年代以来，它们的改进一直很缓慢。所以当我们乐观地说起“去任何地方都不在话下”的时候，我们也要考虑到另外一面。

最基本处才是关键！