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有生之年看不到探险结果
其实在不少问题上,430年、43000年和500万年是类似的。也许正是考虑到了这一点,英国皇家宇航学会在20世纪70年代进行的星际航行模拟研究“Daedalus工程”(希腊神话中Daedalus造了翅膀逃出迷宫),设想的飞行速度是30000公里/秒(光速的十分之一),这在此后许多关于星际航行的假想中被视为一个重要“门槛”。之所以考虑采用这个“十分之一光速门槛”,也许和上面提到的心理有关——如果花43年飞到比邻星,再等4年多让无线电报告传回地球,这样在我们有生之年(半个世纪内)还可以得到探险结果。但换成开普勒186F,飞行仍要5000年,而一个无线电信号到达那里立刻返回地球,也要等待1000年。
星际航行的动力方案
星际航行是一个美丽的梦想,它既可以在当代科学主义纲领下不顾一切地被追求,也可以从古代纯粹的人文情怀中得到共鸣——《长恨歌》中那个道士还“排空御气奔如电,升天入地求之遍”呢。所以,尽管人类目前实际能够达到的航行速度只有光速的万分之一量级,但这并不妨碍科学家对星际航行展开丰富、系统而且大胆的想象。
这种想象已经提出了多种方案,大体可以分为两条路径。
一条路径是接受目前只能“慢速航行”的现实,考虑千百万年的长期航行。这样的航行必将面临一系列难以克服的困难。
首先是燃料从何处提供?目前人类都是采用固体、液体或气体燃料来驱动飞船,但是飞船出发时不可能携带43000年的燃料,目前也没有任何在中途添加燃料的能力。想象中的核动力也难以维持如此之长的时间。其次是机器设备的工作寿命,迄今为止还没有一架航天器持续工作过50年,43000年谁敢指望?更别提500万年了。
这还只是考虑无人航天器,如果载人,则宇航员要么“冬眠”,那飞船上的支持系统能工作千万年而不出差错吗?电影《2001太空漫游》中冬眠宇航员因生命维持系统遭电脑切断而被“谋杀”的命运如何避免?要么在飞船上传宗接代,那这飞船就要被建设成一个小型的地球,这就更没谱了,还有近亲繁殖问题。
另一条路径当然是从加快航行速度上着手,只要速度足够快,就可以消解上一条路径中的大部分困难。这时“Daedalus工程”中的“十分之一光速门槛”就经常会被用到。已设想的至少有如下几种重要方案:
核聚变发动机。这正是“Daedalus工程”本身所设想的方案,它用的是氢的同位素氘(D)和氦-3(3He)聚变,这样可以不需用水来冷却发动机,但是方案所需的数千吨氦-3,则只能到木星上去提取。所以这只是史诗般的假想,用来拍科幻电影可以,要实施的话目前人类根本没有这样的能力和财力。
反物质发动机。欲将物质转换成为能量,目前所知最有效者,莫过于物质与“反物质”的相遇湮灭,能够释放出巨大能量。如果想把1吨重的设备,在50年内送到比邻星,初步的计算表明,需要1.2公斤反物质。但是目前人类的技术能力,在这方面还差得太远。关于反物质发动机在技术上离我们有多远,只要提到一个事实就够了:反物质不能存放在任何有形容器中(因为任何有形容器都是物质,两者一相遇就要湮灭爆炸),它只能被悬空在一个真空磁场中。在丹·布朗的小说《天使与魔鬼》中,他只敢想象1克的反物质。而事实上,以人类现有的科技能力,哪怕只生产1毫克(1克的千分之一)反物质,就需要耗尽全世界的能源。
光帆飞船。它很容易唤起诗意的联想,但是真要实施的话,技术上的困难是骇人听闻的。飞船的光帆将大到数十平方公里,厚度则只有16纳米(1毫米的十万分之一多一点)。这样的帆怎样张开?更别说还要操纵它了。还需要在土星和天王星之间的某个位置建造巨大的太阳能——激光转换器,设想中该转换器直径竟达1公里,据说射出的激光束可以远至40光年也不发散……不过,这个宏伟的方案真要实施的话,它的能量消耗将是现今整个地球生产能力的几万倍。
何以解忧,唯有虫洞?
上面这些史诗般的狂想方案中,基本上都没有考虑人。人类向外太空的探险行动,最先派出无人飞船当然可以,但最终总要派人到彼处才行。而一旦考虑了人的因素,立刻出现两方面的困难。
首先是生理上的问题。在“Daedalus工程”类型的方案中,要求飞船的巡航速度达到光速的十分之一,即每秒30000公里,这必然有一个现今难以想象的加速过程,人体瞬间能够承受多大的加速度?对某种加速度又能够持续承受多长时间?在民航客机起飞和降落时,这么一点点加速度就会使某些乘客不适甚至发病。宇宙飞船如果急剧加速,说不定刚起飞不久宇航员就七窍流血而死了。
其次是心理上的问题。如果奉派飞往比邻星,以光速的十分之一巡航,这对宇航员来说意味着什么?43年如一日在船舱里,到了比邻星后,即使能够顺利返回地球,那至少也得86年以后了——这其实就是终身监禁啊!世间有几人能够承受?而去往开普勒186F,来回仍然需要一万年,那只能等待周星驰的承诺了。
人类星际航行的真正出路,恐怕只能是虫洞了——但目前谁也没见过。
来源:《深圳晚报》