宇宙探测和开发狂想曲续一李龙臣文

　　（接续上一期）
　　宇宙中的天体都是高速运动的引力源，因而都会向外发射引力波。不过，只有质量巨大的天体才能发出较强的引力波。500亿颗直径1千米的陨石，以10千米/秒的速度同时落向地球，所产生的引力波能只能点亮一只小灯泡。但高度致密的恒星，如果以接近光速的速度运动，就可以产生不可忽略的引力波。靠的很近的双星脉冲星（即旋转的中子星）会发出很强的引力波。超新星爆发等剧烈的灾变引起的引力辐射爆发，会在几微秒之内产生很强的一次性引力波。旋转黑洞，特别是当两个旋转黑洞相撞时，会发出强大的引力波。两个10倍太阳质量的黑洞相撞，所产生的引力波强度是最大的类星体的电磁波强度的1亿倍。宇宙大爆炸时留下的超密物质也是强大的引力波源。
　　旋转黑洞结构示意图
　　由上可知，引力波是许多天体和超密度物质以及天体灾变特性的反映。探测引力波与探测电磁波一样，是了解天体及其灾变的重要途径。目前的所有望远镜都是通过天体的电磁辐射来探测天体的，它们探测的都是天体的同一个侧面的特性。引力波望远镜是了解天体另一个侧面特性的窗口，它从全新的角度对天体及其灾变情况进行探测。
　　引力波望远镜与电磁波望远镜有很强的互补性。如黑洞和宇宙大爆炸时留下的超密物质，由于它们的强大引力，不允许光子等一切物质逃出，因而无法用探测电磁波的望远镜进行探测。再如中子星、超新星核等天体，一般电磁辐射都较弱，通过电磁辐射所能揭示的信息极少。引力波望远镜还可望提供宇宙诞生时的确切证据，使人们能够看到120亿年前宇宙大爆炸前后的情形，从而揭开原初宇宙和大爆炸的神秘面纱。
　　引力波望远镜的原理与射电望远镜相同。电磁波能引起金属无线振荡，引力波与物质相遇时，也能使物质产生某种振荡。如使弹性物质产生波动，使刚性物质变形。这种波动和变形，反映引力波的振幅，而振幅是引力波能量的量度。不过，这种波动和变形及其微小。如一次超新星爆发所产生的引力波振幅只有10的-18次幂毫米，目前的测量仪器能测量的最小振幅比它大上万倍。即使测量仪器的精度能够达到，在地球上还有各种天然的和人为的因素干扰。因此，引力波望远镜应设在太空中。如在太阳系空间设立3个相距遥远的探测器，测量引力波对它们造成的波动，不仅可以检测引力波的大小，而且可以检测引力波源的方向。
　　宇宙探索、宇宙航行与其他自然探索一样，其目的在于宇宙的开发和利用。
　　宇宙开发的内容很多，但说到底主要是宇宙能源的开发和利用。宇宙能源的开发和利用不是今日才开始。太阳内部每秒钟有6亿吨氢发生核聚变反应，产生约90亿亿亿卡热量，其中是44亿分之一被辐射到地球表面。这是地球上一切生命发生和发展的根本源泉。此外，地球上的生命，特别是地球人类，还充分地利用着地球上的一切资源和能源。航天技术诞生后，又在利用地球行星空间的资源，还将开发月球和火星，建设向太空移民的空间城。这里我们不说太阳系内这些宇宙能源和资源的开发和利用，而对遥远的未来，在遥远的太阳系之外如何开发宇宙作一番狂想。