美国宇航局400万美元悬赏“异想天开”

曾参与“阿波罗”登月计划的美国科学家爱德华兹提出太空“天梯”概念。《新京报》制图/程强

喷雾式概念太空衣。

用以探测火星的气球。

　　美国宇航局特设智囊机构资助新奇点子，每年预算高达400万美元

　　假设身高仅10厘米的机器人却能帮你完成星球探索的宏伟梦想；假设在外星球恶劣环境下成长起来的转基因作物搬上你家的餐桌；假设浩瀚太空中“针孔”照相机的视野中出现了属于你的那颗星；假设你在卫星和月球表面之间架起的“天梯”里欣赏太空奇景……这些新奇的点子听上去匪夷所思，像是科幻小说中的情节，考验着你所有的想像力。而它们却都是在美国宇航局（NASA）支持下的重要研究课题。　　

　　本报综合报道　为鼓励新奇大胆、对太空研究有帮助的科学项目，NASA特意设立了前瞻性独立智囊机构“先进理念研究所”（NIAC）。该组织的理念是：鼓励异想天开，即便是你的研究项目目前处于实验阶段，或仅仅存在于想象中。

　　“NIAC创立的目的就是为了鼓励超出NASA目前研究范围的新的、革命性的概念。研究所正在寻求宏大的想法和前景。这些宏大想法可能催生新科技。我们明确表明，这种概念并不必是在目前的技术层面上可操作的，也不必被现代科学完全理解。”NIAC所长罗伯特·卡萨诺瓦这样来形容NIAC的“异想天开”。据悉，NIAC每年预算高达400万美元。

　　去年10月，NIAC在美国科罗拉多州举行了第7届年度会议。科学家们听取了去年所资助项目的进展情况。

　　北卡罗来纳州立大学微生物学家埃米·格伦登是在其他行星上种植转基因作物的提案人。她的灵感来自于在地球极恶劣环境下生存的微生物。“从目前掌握的生物化学和生理学知识，我们可以找到为这些微生物提供变体的确切基因。我们为何不将这些基因植入其他植物，比如黑麦，帮助它们对抗恶劣环境？”如果格伦登教授的想法成真，执行长期任务的宇航员就能轻松上阵，只需携带种子，而非体积和重量大好多倍的粮食去太空遨游了。

　　新墨西哥州矿业和理工学院研究人员佩内洛普·波士顿和麻省理工学院专门研究太空机器人的史蒂文·杜博夫斯基将目光投向了太空探索。他们试图用自己的研究将人类探索太空的能力拉升一大截———将成千上万个10厘米宽的球形机器人散布在行星表面。这些由燃料电池驱动的小型机器人十分灵活，可通过弹跳、滚动等多种运动方式，到达科学家们感兴趣的崎岖地带。由于活动范围大，科学家们汇总他们提供的信息后，还能绘制完整反映地貌的行星地图。更神奇的是，每个机器人还可随意定制，比如安上照相机、探测器、分光计等，为太空探索提供更为完善的信息。

　　麻省理工学院研究人员达瓦·纽曼提出的“生物太空服”引起了各界媒体的广泛关注：“穿上这种新太空服，就像穿上紧身潜水衣一样，还可以在星球表面轻松弹跳，而不用像现在穿着臃肿的太空服，还得背着笨重的气袋。”

　　谈到最新一轮的提案征集时，NIAC所长卡萨诺瓦说道：“NIAC希望通过征集奇思妙想以激发人们的想像力。我们正努力激励美国的天才们发现不同的做事方法。”（张婧婧）

　　新闻背景

　　新概念要过两道关

　　NIAC旨在推动太空技术飞跃

　　NIAC是美国宇航局（NASA）旗下的独立研究机构，旨在推动太空技术的发展。始创于1998年，位于美国佐治亚州的亚特兰大市。所长罗伯特·卡萨诺瓦是一位航天工程师，此前效力于佐治亚技术研究所。

　　在官方网站上，NIAC这样介绍自己———NIAC寻求能给NASA发展和使命带来巨大影响的革命性太空概念。NIAC鼓励提案者提出超越现阶段航天系统的新概念；NIAC寻求建立在合理科学原理基础上、在10到40年的时间框架内可达成的、能延升想像力的前瞻性观念。卡萨诺瓦曾这样说过：“我们要的不是改良，而是跨越式的想法。”

　　NIAC通常分两阶段赞助研究，每年在第一阶段约有12项研究合同。2006年第一阶段提案的最后截止时间为2月13日午夜，获赞助者名单将于4月或5月宣布。NIAC鼓励通过互联网提交议案。截至目前，已有数十名研究人员提交了方案。NIAC专门聘用了一个科学技术专家团评审议案。

　　被选为第一阶段合同的议案通常获得价值7.5万美元、为期六个月的研究合同，以验证概念的可行性并找出必须克服的困难。第一阶段研究成本、性能、研发时间及技术等可行性指标，具有前景的概念将在第二阶段深入研究。第二阶段研究周期长达两年，并能获得40万美元的研究资金。

　　在1998年NIAC第一轮资助中，华盛顿大学的空间物理学家罗伯特·威格利就以他的微磁球等离子推进概念（M2P2）中选。

　　以这个概念，从地球去冥王星一趟只需要6年，而不是像现在的技术需要10年。NASA的首席技术顾问穆雷·赫辛贝恩也承认，M2P2项目让NASA开了眼界。

　　此外，从2005年起，NIAC开始向在校“有创造力和革新精神”的大学生提供奖学金。（张婧婧）

　　资助案例

　　六大奇思妙想：从“天梯”到纳米工厂

　　NIAC在其成立近8年的时间内，先后资助过数十个研究项目。此前媒体广泛报道的“天梯”也是NIAC资助的项目之一。按照美国科学家布拉德利·爱德华兹的设想，在运行于月球太空轨道上的同步卫星和月球表面间建立一个“升降机”，“升降机”由人造复合纤维缆绳拴住，卫星则好像飘荡在太空中的风筝。

　　1 喷雾式太空衣

　　提案人：麻省理工学院航天工程学教授达瓦·纽曼。

　　解决问题：NASA现有宇航服重达136公斤，宇航员穿着在火星上行走几乎是不可能的事情。

　　预期目标：由特殊仪器喷射出的光纤粗细的聚合物凝固而成，可紧密贴近宇航员身体，且不增加负重，轻薄如同人的“第二层皮肤”。新型太空衣能够由埋在光纤中的体温控制系统、附设的缝合接口甚至人造“外骨骼”加以调节，伸缩延展。宇航员甚至可以在星球表面弹跳。

　　2 纳米飞船配件

　　提案人：纳米技术责任研究中心科学家克里斯·菲尼克斯。

　　解决问题：太空飞船配件庞大且易磨损。

　　预期目标：操纵单个原子与分子，设计出只有分子大小的机器、先进的电子装置以及“智能”材料。配件十分牢固，不影响设计的情况下体积能够达到仅有一个原子大小；表面超级光滑，无须打磨或润滑，长时间运行也不会磨损。

　　3 核动力机器人

　　提案人：美国空间技术工程公司马太·格雷厄姆。

　　解决问题：阻止域外星体撞击地球。

　　预期目标：研制出一大批核动力机器人，由它们共同钻进陨石内部，用极大的力量把其抛到不会威胁地球安全的轨道上。

　　4 火星探测气球

　　提案人：美国“全球航空公司”。它还是“勇气”号和“机遇”号机械零件的主要供应商，参与了火星车发射前在地球上进行的各种模拟试验工作。

　　解决问题：目前人造探测卫星在火星轨道上的运行速度快且离火星表面遥远，因此不能为研究火星表面物质提供详实的参考资料：“勇气”号和“机遇”号火星车虽然接触到火星表面，但移动速度太慢且活动范围有限，因此它们不能为科学家大范围研究火星表面物质提供便利。

　　预期目标：设计并制造气球用的导航系统和所需携带的探测传感器等装置。

　　气球的飞行高度和速度适中，无需消耗大量燃料就能在火星表面大范围移动，是观测、研究火星表面物质的最佳工具。

　　5 月球运送天梯

　　提案人：美国科学家布拉德利·爱德华兹博士，曾参与NASA“阿波罗”登月计划和美国国防部“星球大战”计划。

　　解决问题：目前执行卫星和月球表面运送任务的是宇航员，费时费力。

　　预期目标：在运行于月球太空轨道上的同步卫星和月球表面间建立一个“升降机”，“升降机”由人造复合纤维缆绳拴住，卫星则好像飘荡在太空中的风筝。满载物资和补给的缆车可顺“天梯”

　　缆绳从天际中垂直落下，降落在月球的某一地点，宇航员可轻松到达月球表面任何角落，寻找地下的固态水。

　　6 新世界成像仪

　　提案人：美国科罗拉多大学研究人员韦伯斯特·卡什。

　　解决问题：拍摄太阳系外行星的照片非常困难，因为这些星球散发的光线因恒星光照的干扰而模糊不清。

　　预期目标：在太空架起一个庞大的“针孔照相机”，即类似于“太阳镜”的星光过滤器和收集器。“太阳镜”架在距收集器20万公里处，直径1公里，中心处有一个直径10米的圆孔，用以过滤干扰光线。（张婧婧）