這個動盪中的迷官似的行星共和國，正在猛烈拚搏，向蒼穹的自由荒野進軍。
珀西·比希·雪萊（Percy Bysshe shelley）
《普羅米修斯獲釋記》1820年
我以為，人類歷史的很多方面，都能描述為逐步地、有時是痛苦地從狹隘觀念中解脫出來的歷史，日益意識到有著比我們祖光普遍相信的那個世界更多的東西。地球上所有的部落，都帶有極端的種族地方主義，把他們自己稱作「人類」或「絕無僅有之人」，而把人類的其他集團貶低到劣等地位。高度文明的古希臘人，把人類共同體分成希臘人（Hellenes）和野蠻人（barbarian），後者系按照非希臘語，「巴巴……」（「BarBar……」）這種刻薄的模仿取名的。在許多方面是我們自己祖先的古典文明，把其所在地的小島稱之為地中海——意指是地球的中心。數千年來，中國自稱為「中心王國」（MiddleKingdom），而其意義也是一樣：中國處於宇宙的中心，位居於外圍黑暗區域的，則是野蠻民族。
諸如此類的觀點，只是緩慢地發生著變化，人們可以看出，所有人類共同體在早期實際上都普遍存在某些種族主義和民族主義的劣根性。但我們生活在一個不尋常的時代，技術進步和文化相對主義使這種種族主義難以為繼了。有這樣一種觀點正在出現；我們全都生活在宇宙大海內的一隻小船上，地球畢竟是一個資源有限的小地方，我們的技術目前已經達到的能力有可能深刻地影響我們這顆小行星的環境。通過太空探索——通過從遙遠的地方攝取地球的精緻照片，顯示出這顆朦朧的、藍色而旋轉著的小球，恰如瀚渺無艮的太空中的一顆藍寶石；與此同時也通過對其他世界的探索，揭示出他們與我們人類家族的同異，我相信，這將大大有助於消除人類的這種狹隘觀念。
恰如我們談論「這個」太陽和「這個」月亮一樣，我們老是談論「這個」世界，彷彿再也沒有其他世界似的。但還是有許許多多其他世界存在的。天空中每一顆恆星都是太陽。天王星的環，就代表了環繞第七顆行星天王星軌道旋轉的數百萬顆先前尚未預料到的衛星。而最近十五年內，太空飛行器已戲劇性地論證了，確有許多其他世界存在，這些世界，有的在我們附近，有的雖離我們遙遠卻易於接近的，有的相當有趣，但卻無一與我們這個世界十分類似。人們普遍地意識到，由於這些行星間的差別，以及達爾文關於其他地區的生命很可能與我們這裡的生命極不相同，所以，我相信他們將對人類家族提供一種團結和統一的影響，這個人類家族曾有一個時期居住在無數世界中的這個惹人討厭的世界上。
行星探索很有價值。它使得我們能夠精練從局限於地球範圍的科學，諸如氣象學、氣候學、地質學和生物學等所推演出末的見識，擴大這些科學的能力，改善地球上的實際應用。它為世界的不同命運提供了勸告式的推測。它為對地球上生命具有重要意義的未來高級技術指出了道路。它為人類歷來熱衷於探索、發現、傾心於尋求的嗜好，提供了一條途徑，而在很大程度上，正是這些探索、發現與尋求才使我們這個物種得以取得成功。而正是這種行星探索使得我們在歷史上第一次以嚴密的方式，提供我們去找出關於世界起源和命運，生命的開始和終結以及生活在天空中其他生物的可能性等等問題的真正答案的機會，而這些問題都是與人類事業息息相關的。
新一代行星際無人駕駛的宇宙飛船，擴展了人類的視界，在人類面前展現出遠比任何神話和傳說要奇獨的異乎尋常的畫面。這些飛船的速度達到接近脫離地球的速度時，用小型火箭發動機和氣體的極小噴射來調整它們的彈道。然後，它們就以太陽光和核能為動力自行飛行。有的飛船隻需幾天就飛越過地球和月球之間的太空湖；有的則可能需要一年到達火星，四年達到土星，或者需十年才飛越我們與遙遠天王星之間的內海。它們安詳地遨遊在由牛頓萬有引力和火箭技術所預定的路徑上，它們那明亮的金屬輝光，淹沒在充滿諸世界間太空中的太陽光裡。當它們到達它們的目的地時，有的會一飛而過，但卻把對別的行星所見收集起來，也許會帶上一員衛星隨從，而繼續進入太空深處的飛行。其餘的則自己插入另一個世界的軌道，在它的基本成分瓦解或損壞之前，或許幾年內在更近的範圍內考察另一個世界。某艘宇宙飛船會在另一世界上著陸，在輕輕地著陸在某個地方以前，可通過大氣摩擦或降落傘拖曳，或精確點燃制動火箭。有些著陸器是固定的，是被設計用來考察待探索的世界的單一地點的。其餘的則是自動推進的，緩慢地向遙遠的水平面漫遊，而在水平面上誰也不知道會有什麼東西存在。還有其他飛船則能從遠距離獲得岩石和土壤（它們是另一世界的樣品）並把它們帶回地球上來。
所有這些宇宙飛船都有驚人地擴展人類感覺範圍的傳感器。有許多裝置能夠測定從軌道到另一行星間放射性的分佈情況；有些裝置能從某個行星表面感知該遙遠行星深處劇烈震動所發出的微弱隆隆響聲；還有的裝置能夠拍攝著陸地區地形的立體彩色的或紅外的圖像，這些圖像在地球上見所未見的。這些機器至少在有限程度是有智慧的。它們能根據它們自身所接收到的信息作出選擇。它們能夠以極大的準確性記住一套詳細的指令，這些指令要是用英語寫出來，足以成為一本相當厚的書。它們能服從指令，也能重新接受指令，按地球上人類控制者向它們發送的無線電消息行事。它們曾發送回關於我們所居住的這個太陽系本質的豐富多樣的信息，這些信息大多是用無線電傳送的。它們中有的是飛掠而過，有的是碰撞著陸器，有的是軟著陸器，有的是繞軌道運行器，有的是自動爬行器，而有的是無人駕駛的，從我們最近的天上鄰居月亮上取回樣品的使者，當然也還有六次阿波羅系列成功而英勇的載人探險。有過一次曾飛掠於水星；有的繞金星軌道運行或進入金星圈細探並在金星上著陸；有的飛掠過火星，或繞火星軌道運行並在火星上著陸；也有的飛掠過木星和土星。火星的兩顆小衛星福博斯和德莫斯，已被作過近距離的考察，並且已獲得了水星的幾顆衛星的誘人的圖像。
我們已第一次窺探到了木星的氨氣雲和巨大的風暴系統；木星衛星艾歐那寒冷的、鹽類覆蓋的表面；荒蕪的、百孔千瘡的坑穴、古老而灼熱的水星不毛之地；以及我們最近的行星鄰居金星那荒野而奇異的景色，在那裡雲層是由酸雨組成的，酸雨連綿而無聲地飄落到金星表面，因為那崎嶇的景色，由於受到通過永久雲層擴散的太陽光照射，而各處溫度達900度F。而火星呢？那令人迷惑、使人興奮，又是那樣謎一般難解且又令人喜悅的正是火星，它有古老的河床；巨大的、受侵蝕而成的梯形極地；有一座差不多八萬英尺高的火山；狂怒的風暴；午後的溫和天氣；以及我們第一次所作的開創性努力以尋求找出許多問題中的一個問題的答案遭致的最初失敗，這個問題就是，這顆行星無論是現在或是永久性地是否潛藏著那個家庭中成長起來的生命形式。
地球上只有兩個國家在進行太空飛行，只有這兩個國家有能力把機器發送到遠距地球大氣圈之外，這就是美國和蘇聯。美國唯一地已經實現了由人駕駛的飛船飛抵另一星體，唯一地實現成功的火星著陸，也是唯一地實現了對水星、木星和土星的探險。蘇聯已開創了對月球的自動化探索，包括它所獨有的無人駕駛的海盜號和從任何天體上取回樣品的發射，以及第一次進入金星圈內並在金星上登陸。自從阿波羅計劃結束以來，金星和月亮，在某種程度上已成了俄國的勢力範圍了，而太陽系的其餘地區只有美國的太空飛行器去拜訪了。儘管這兩個太空飛行國家在某種程度上有科學合作，但對這種行星的瓜分既互不協調又各不相讓。近年來，蘇聯已有了一套野心勃勃的向火星發射的計劃但並未成功，而美國則在1978年發射了一系列適度的金星軌道飛行器並成功地進入了金星圈內作了探查。太陽系非常之大，需要探索的東西很多。某至連小小的火星也有可與地球陸地面積相比較的表面積。從實踐的目的看，組織兩個或更多個國家既有獨立又有協作的發射，比起合作的多國家的冒險，要容易得多。十六、十七世紀，英、法、西班牙、葡萄牙和荷蘭各自都組成了龐大的隊伍，以有力的競爭，開展全球探索和發現的工作。但是，當時探索競爭的動機是經濟和宗教，並不像今天這樣還有與此相對立的動機。有一切理由認為，在探索行星的國家間競爭，至少在不遠的將來，將會是和平的競爭。
行星探索工作需要花費很長時間。一艘典型行星飛船的設計、製造、檢驗、整裝和發射，需要花許多年。一項系統的行星探索計劃需要持續贊助。美國在月球和行星探索上最值得慶賀的成就——阿波羅號、先驅者號、水手號和海盜號——都是在本世紀六十年代開始發射的。至少直到最近，只有美國對整個七十年代的行星探索，做出一項重要的承諾，這就是1977年夏季發射的「旅行者號」宇宙飛船，對木星、土星，它們的二十五個左右的衛星和壯觀的土星環進行了第一次系統的飛掠考察。
缺乏新開端，會給那些對在1962年用水手2號飛掠金星開始的工程成就和具有重大意義的科學發現基礎上繼續下去負有責任的美國科學家和工程師們，造成真正的危機。在這個探索進程中，曾有過一度中斷了。工作人員被解雇，轉去從事非常不同的職業，而這給為第二代行星探索的連續性帶來了真正的問題。例如，最早有可能擔保「海盜號」對火星的探索，會驚人成功並具有歷史意義，結果甚至在1985年前還不能飛到這顆紅行星上——造成火星探索中差不多有十年的空白。而對於爾後是否將有這種飛行探索，如今連一點起碼的保證都還沒有。這種趨勢——頗像十六世紀初期西班牙解雇造船工、船帆制織工和海員——顯示了某些不景氣的倒退跡象。新近已通過了一項伽利略工程計劃，預定在八十年代中期實現對木星作首次軌道飛行偵察，並對其大氣層作第一次探索——木星的大氣層內可能含有有機分子，這些有機分子也許是以類似於地球上導致生命起源的化學事件的方式合成的。但是在第二年，國會竟將用於伽利略工程計劃的資金大大縮減，以致到寫作本書時，這項計劃正瀕臨搖搖欲墜的危險境地。
近年來，美國國家航空和宇航局的整個預算，一直低於聯邦預算的百分之一。行星探索的資金開支一直少於該項預算的百分之十五。行星科學團體提出的新飛行任務的要求，一再被遭到拒絕——一位參議員向我解釋說，儘管《星球大戰》和《星球旅行》（Star Trek）等書出版了，但公眾並沒有寫信給國會要求支持行星飛行探索，而科學家們也沒有組成一個強有力的院外活動集團。不過，在特殊的科學探索與明顯的公眾呼籲相結合的水平上，有著一系列的飛行任務。
利用太陽能航行與彗星的會合。在普通的行星際飛行中，要迫使宇宙飛船遵從耗能最小的彈道飛行。火箭在地球附近燃燒時間非常短促，而宇宙飛船的其餘航程，主要靠慣性滑行。我們做這一點以及已經做到這一點，不是因為火箭助推器的巨大能力，而是因為具有嚴密制導系統的高超技巧。其結果，我們只得接受小的有效負載，長的飛行時間，而且很難選擇發射或到達的日期。但是，正如在地球上一樣，我們正在考慮從使用礦物燃料轉到使用太陽能，對太空飛行也在作同樣的考慮。太陽光產生一種雖小但卻可感知的力，這種力名之曰輻射壓力。一塊船帆般結構物，質量雖小面積很大，就能利用輻射壓力作為推進器。適當調整這塊船帆的位置，我們就能獲得從太陽來的太陽光，或讓其進入或讓其離開船帆。借助一塊每邊長半英里的極薄方形船帆，比起習慣上使用火箭推進器更有效地達到行星際的飛行目的。船帆可以用有人駕駛的航天飛機發射到地球軌道上，再打開並支撐起來。那將是一幅奇獨的景象，肉眼就能容易地看到，它像是一個明亮的光點。借助一架雙簡望遠鏡，這幅航帆的細部都能夠辨認出——或許甚至是十七世紀帆船上被叫做「圖案」那樣的東西，或許是某些合適的書畫印刷符號、或許是地球這顆行星的標記。附著在這張帆上的，將是為特殊應用而設計出來從事科學研究的宇宙飛船。
這裡要討論的第一次也是最令人激奮的應用之一是，彗星會合的發射飛行，或許是於1986年與哈雷彗星的一次會合。彗星在星際空間中消磨了它們的大部分時間，並將提供出有關太陽系的早期歷史和恆星間物質本質的主要線索。太陽能飛船駛近哈雷彗星，可能不只提供彗星內部的近距離圖像——而且令人驚奇地可攜帶一塊彗星碎片返回行星地球。太陽能航行的實際好處和傳奇色彩在這個事例中都顯示出來了，並且很清楚，它不僅代表了一次新的飛行，而且還體現出新的星際航行技術。因為利用太陽能航行技術的發展落後於離子推進技術的發展，所以，推動我們第一次飛往彗星的可能還是離子推進技術。這兩種推進機制，在未來的行星際旅行中都將佔有它們的地位。但從長遠來看，我相信，利用太陽能航行將會產生更大的影響。也許到二十一世紀初期，會出現行星際划船比賽，比一比哪種方式會以最短時間從地球飛抵火星。
火星漫遊者。在海盜號發射之前，還沒有地球上發射的宇宙飛船成功地在火星上著陸過。蘇聯曾遭到過幾次失敗，其中包括至少有一次是相當秘密地發射遭致失敗在內。並可能歸咎於火星地形的險惡性質。因此，海盜1號和海盜2號，在經過了艱苦的努力之後，才成功地著陸於兩個最陰暗的地方，這兩個地方我們能在火星表面上看到。著陸器立體攝像機拍攝出的照片，告訴我們許多漫長的峽谷和其他險峻難達的狹長景色。軌道攝像機拍攝的照片顯示出變化多端的、地質上極端複雜的地形，這些地形我們是不可能用固定的海盜號著陸器作近距離的考察的。對火星的更進一步探索，不論是從地質學上還是生物學上的探索，都迫切需要用漫遊器，才可能在安全而陰暗的地方著陸，並漫遊數百或數千公里而達到令人振奮的地方。這樣一種漫遊器將能夠每日按其本身設計要求漫遊，並攝下火星上新地形、新現象以及非常可能使人大為驚奇的一卷卷連續照片。它的重要性還會進一步得到改進，只要它一前一後地操作一台火星極軌道器，這台軌道器將從地球化學的角度勘測火星，或者借助於一架無人駕駛的火星飛行器就能從很低的高度拍攝出火星表面的照片。
提坦著陸器。提坦（Titan）是土星的最大衛星，也是太陽系中的最大衛星（見第十三章）。它的大氣圈密度明顯地要比火星大氣圈密度大，而且很可能還覆蓋著一層由有機分子組成的棕色雲。與木星和土星不同，它有一個我們能在其上著陸的表面，而它的深層大氣不是非常高熱，不致於破壞有機分子。提坦內層探索器和著陸器的飛行，可能是土星軌道飛行的部分，土星軌道飛行也許還包括著對土星近層的探索。
金星軌道攝像雷達。蘇聯的「金星9號」和「金星10號」飛船，帶回了金星表面的第一批近距離照片。由於永久雲層的遮蓋，金星表面特徵是不能用地面光學望遠鏡看到的。不過，地球上的雷達和金星軌道器小先驅者號上的雷達系統，現在正開始繪製金星表面特徵的圖形，並且已揭示山脈、坑穴和火山以及更奇獨的形態結構。一種設想的金星軌道攝像雷達將提供金星的一極到另一極的雷達圖像，這些金星的雷達圖像比地球表面上所能獲得的細緻得多，並且容許把金星表面的最初偵察與1971－1972年「水手9號」對火星所作的偵察結果相媲美。
太陽探測器。太陽是離我們最近的恆星，也是我們至少數十年內有可能進行近距離考察的唯一的恆星。接近太陽的方法將有巨大的意義，將有助於理解它對地球的影響，並且還將為對像愛因斯坦廣義相對論這樣一些引力理論提供活生生的輔助檢驗。太陽探測器的飛行是有困難的，原因有兩個：一是要減弱地球（和探測器）繞太陽旋轉所需要的能量，這樣它才能落到太陽上；二是克服由於探測器接近太陽而造成的無法承受熱度。第一個問題可以通過發射宇宙飛船到木星外層，然後利用木星的引力把它投進太陽而獲得解決。由於木星軌道內有許多小行星，所以，這樣做也許對於研究小行星可能是一種有利的飛行。第二個問題的一種解決方法，乍看起來顯然有點天真，那就是讓它在夜晚飛進太陽。在地球上，晚上時間當然只是由於實心的地球置於我們和太陽之間的中間位置而造成的。這對於太陽探測器也是一樣。有許多小行星行至非常靠近太陽的地方。太陽探測器將在掠過太陽的小行星的陰影中接近太陽（其時也可對小行星進行觀察）。當小行星最臨近太陽的點附近時，探測器從小行星陰影中突然鑽出來，裝滿抗熱液體，竭其所能，投入盡可能深的太陽大氣中，直至探測器熔化並蒸發——來自地球的原子就這樣被加進最近的恆星中了。
載人飛行。按粗略估計，載人飛行比無人飛行所花費的錢要多五十倍到一百倍。因此，單就科學探索而論，使用機器智能的無人飛行是可取的。然而，探索太空，除了科學的目的之外，還可能有別的原因——社會的、經濟的、政治的、文化的或歷史的原因等等。人們經常談論的多數載人飛行都是繞地球軌道運行的各空間站（以及或許是致力於收集太陽光，並以微波束的方式把收集的太陽光傳送到渴求能量的地球上），和飛行永久性的月球基地。在地球軌道上建造永久性的空間城市的宏偉計劃也正在被討論之中，建造這些空間城市的材料從月球上或小行星上取得。從這些低引力的世界，如月球或小行星上，把材料轉送到地球軌道所需的花費，比從我們這個高引力的行星上把同樣材料轉送到地球軌道所需的花費，要小得很多。這些空間城市也許最終是自我增殖的——由較老的空間城建造起新的空間城。這些大型載人站的花費，至今尚未作出可靠的估計，但似乎很有可能，全部載人站，以及教人到火星的飛行，總花費將在一千億到二千億美元範圍之內。或許這些計劃有朝一日終被實現；更重要的是，這些計劃富有深遠的和歷史的意義。但我們這些成年累月為組織花費不到百分之一的太空冒險而戰鬥的人，想知道所需資金是否會得到滿足，還想知道這些花消社會是否負有責任，也許是會得到諒解的。
然而，在實質上資金不多的情況下，為這些載人冒險飛行之一作準備的一次重要探險，還是可以湊集起來的，例如，到穿越地球的含炭小行星上去作一次探險是可能的。這些小行星大多出現在火星和木星之間。其中小部分小行星具有的彈道能使它們穿越地球軌道，偶而將進到地球圈的幾百萬英里之內。許多小行星主要是含炭小行星——具有大量的有機物質和化學性質上不活潑的水。有機物被認為在從星際氣體和塵埃到太陽系形成的最早階段，大約四十六億年前，被凝結在其中，對它們進行研究並與彗星樣品加以比較，將具有特殊的科學意義。我並不認為，從含炭小行星取得的物質很可能會遭到象阿波羅從月球上取回的樣品所遭到的批評那樣，指出這種樣品「僅僅」是岩石而已。再者，在這種星體上載人著陸為最終開發太空資源，將是一種極好的準備。最後，在這樣一種星體上著陸，將是一件樂事：因為重力場是如此之低，以致使宇航員有可能就地彈跳高達約十公里。這些穿越地球的星體，正在以快速增加的步伐，日益被發現出來，它們統稱阿波羅星體，這個名字是在載人宇宙飛船出現之前早就選定的。它們也許是，也許不是彗星上剝落下來的外殼。但不論它們是怎樣起源的。它們都有著巨大的意義。其中的一些是人類邁向太空最易達到的星體，只需要使用穿梭技術便行，而這種穿梭技術將在不遠的幾年內就會見成效的。
我所概述的這些飛行類型，都在我們的技術所能及的範圍之內，需要國家航空和宇航局的預算也不超過現有的預算。它們把科學利益和公共利益結合起來，因為這兩者往往具有一致的目標。這一計劃一旦實現，我們就能對所有的行星和從水星到天王星的大多數衛星作出初步的考察，也能取得小行星和彗星的代表性樣品，並發現出我們這個漂浮在太空中的洞穴的邊界和內容。由於我們對圍繞天王星的環至今尚一無所知，因而，有許多重大的、始料未及的發現正在等待著我們去作出。這一計劃還將使我們這個物種在利用太陽系方面邁出蹣跚的第一步，去開發其他世界的資源，為人類在太空中的居住作出安排，並最終改造其他行星的環境或使其變成地球上的形式，以便使人類能適應在那裡生活。人類將變成多個行星上的物種。
這幾十年具有明顯的過渡性特徵。只要我們不自我毀滅，那麼，很顯然，人類將再也不會永遠被限制在一個單獨的世界裡。事實上，空間城的最終出現以及人類往其他世界的移居，對人類這個物種來說，遠比自我毀滅要困難得多。很清楚，我們已幾乎不知不覺地進入到行星探索的黃金時代。如同人類歷史上許多類似的情況一樣，探索視界的開闊同時將伴隨著藝術和文化視界的開闊。我雖然不曾猜想過，十五世紀的許多人是否意識到他們正生活在意大利文藝復興時期，但希望，快樂，新思路的開拓，技術發展，外國貨，以及當時狹隘地區觀念的消除，等等，已呈現在那時有思想的男男女女的眼前了。我們有能力和手段，並且我真誠地希望我們還有著與今日探索相適應的意志。我們這一代人有能力把自己的足跡，在人類歷史上第一次擴展到太陽系的其他世界上去——敬畏他們的奇跡，渴求他們所不得不教導給我們的一切。
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