星际旅行狂想曲.docVIP

星际旅行狂想曲 本文所说的星际旅行并非是指太阳系各行星之间的旅行，而是到太阳系以外的行星（即非太阳的其他恒星的行星）上旅行。为什么要进行星际旅行呢？这是讨论太空旅行时必须涉及的一个问题。理由之一或许是：我们所在的行星――地球的资源终将耗尽。另一个理由是：既然太阳系以外也有行星，或许还有生命存在，那么我们有什么理由不去看看呢？人类自古以来一直充满好奇心，科幻作品长久不衰就是一个明证。 为了前往其他的恒星-行星系统，我们必须克服种种大障碍：科学的、社会的和经济的。美国宇航局和美国国防部研发机构迄今已向科幻色彩浓烈的“百年星舰”项目拨款50万美元，该项目的终极目的是在100年内实现星际旅行。尽管这个目标看来过于乐观，但也反映了科学家对星际旅行充满渴望。2011年10月，美国举行了“‘百年星舰’研讨会”，到会者包括著名天文学家和科幻作家。这次研讨会的目的是辨识星际旅行所面临的难题和可能的解决办法。 星际旅行的确令人望而生畏。如果把地球与月球之间的距离假定为20米，那么地球与太阳之外的最近一颗恒星――半人马座阿尔法星之间的距离，就是地球与月球之间的实际距离――38.44万千米。经过几千年时间，人类从每小时4千米的“溜达”速度提高到了在“阿波罗号”登月飞船上的速度――每小时40000千米。但是，要想在几十年之内到达半人马座阿尔法星的话，“阿波罗号”飞船的速度得再提高10000倍，也就是接近光速。事实上，为了实现星际旅行，我们不只需要飞得更快，而且需要更迅速地实现飞得更快。 尽管面临这一切看似不可战胜的难关，但科学家相信去太阳系以外的行星旅行有朝一日一定能够实现。下面，我们就来看看星际旅行的五大步骤。 步骤一 建造星际飞船 对于星际旅行来说，今天的火箭所能达到的速度简直就是蜗牛速度。星际飞船需要强大的新的推进方式。 热核火箭 飞船必须有燃料才有推进力，飞船速度的增加取决于燃料的呈级数增加。如果要达到排气喷管气体速度的3倍，所需燃料就是火箭其余部分重量（所谓“干重”）的20倍。说实话，氢和氧的化学燃烧实在是太慢了。 使用裂变反应芯的热核火箭能让大型载人飞船在太阳系内旅行，前提是飞船能采集、利用其他地方例如气态巨行星的资源（氢是气态巨行星大气层的主要组分之一）。早在冷战时期，苏联和美国就开始研发热核火箭。事实上，要想尽快实现太阳系各行星之间的载人旅行，热核火箭是最佳运载工具。 然而，要想实现星际旅行，则需要驱动太阳的那种核反应――聚变。1978年，英国一项名为“代达罗斯”（代达罗斯是古代建筑师和雕刻家，曾为克里特国王建造迷宫）的星舰概念项目提议，利用“惰性聚变”驱动火箭。也就是：用激光从各个方向压缩氢同位素小丸，直到压缩成很小的体积；压力增大到足以产生氢核熔合反应，释放能量，热质从排气喷管以超高速喷出。 利用热核火箭能把我们送往附近的恒星，但飞行时间仍需几百年，更何况首先得在地球上实现核聚变，而这一点至今也未能做到。 更长远地看，我们可能要发展出物质-反物质火箭。当反物质与常态物质反应时，它们会互相湮灭，产生的能量是聚变反应的300倍。但问题是，我们迄今未能研发出制造大量反物质的技术。 曲速引擎 在美国著名科幻片《星际迷航》中，曲速引擎带领人类在星系内超光速穿梭。超光速旅行真有可能吗？根据爱因斯坦的广义相对论，如果拥有负质量，超光速就并非不可能。有了负质量，就能扭曲时-空形状，从而允许在极其遥远的位置之间的运输。 拥有负质量的东西（包括物体和空间）的行为极为怪异，可以使引力场不复存在或者不会对物体或空间造成影响。虽然我们都没见过拥有负质量的东西，但量子力学允许这样的东西存在。理论物理学界对负质量是否可用于星际旅行一直存有争议，原因是扭曲时-空所需要的能量大得实在令人难以置信，远远超过从一颗恒星上所能得到的能量。 如果能够捕捉到足够的能量，就能扭曲一块时-空区域，创造“曲速泡”或称“时空泡”。这个“泡泡”的大小只容得下一艘星际飞船。“泡泡”前方的时-空将被压缩，背后的时-空将膨胀，由此推进飞船前进。可是，能量从哪里来？能量又怎样产生？ 科学家过去估计，创造一个“曲速泡”所需的能量，相当于一个星系的质量（爱因斯坦向我们证明了质量和能量可以互换，而质量和能量都能塑造时-空）。现在，科学家相信，也许木星的质量就足够了。但即便这样，我们也仍有很长的路要走。请注意：哪怕最大的氢弹，也只能把几千克的物质转变为能量。 在“曲速泡”的规模上扭曲时-空并非21世纪的科学技术所能做到的，甚至就连进行这方面的实际试验都很遥远――这个理念至今仍停留于理论。至少从目前来看，像《星际迷航》中那样的由双锂晶体驱动的曲速引擎仍然停留在电影道具阶段。 射速能量帆 早在1610年，在注意到彗星尾巴被吹离太阳方向之后，德国科学家开普勒就提出了用帆推动飞船的设想。今天，真的有了由太阳帆