如何星际旅行

伤我心太深 · 发表于 2015-2-17 14:29:36

遥不可及的速度

与地外文明话题联系在一起的“星际航行”，当然不包括在我们自己太阳系中进行的行星际航行——这种航行人类已经能够进行，尽管目前还只能在离地球不太远的地方（比如火星）稍转一转。由于到目前为止从未发现我们太阳系之内有别的文明，所以与地外文明联系在一起的“星际航行”总是指在恒星之间的航行。

要讨论这样的星际航行，我们可以先从非常简单的算术开始思考。

如何星际旅行431 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:19437

通常人们都愿意从离太阳系最近的一颗恒星——半人马座的比邻星开始思考，比邻星距离我们太阳系4.3光年。目前人类实际能够达到的最高星际航行速度是多少呢？

从地球上飞出太阳系所需要的“第三宇宙速度”，人类已经能够实际达到，因为我们相信已经有航天器能够飞出太阳系的万分之一都不到。当然，按照常理，在此基础上再努力一下，增加1倍左右，达到30千米/秒，应该说还是不太离谱的。

如果我们以30千米/秒的速度飞向比邻星，至少需要43 000年。

如果我们能够达到3000千米/秒，飞到比邻星至少需要430年。但这个速度对人类目前的科技能力来说已经是遥不可及了。

但对我们来说，430年和43 000年是一样的。比如，这都大大超出了人类的正常寿命，也大大超出了机器的工作寿命。

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“代达罗斯”工程，设想的飞行速度是30 000千米/秒，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“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43年让无线电报告传回地球，这样在我们有生之年还可以得到探险结果。

星际航行方案设想

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、系统而大胆的想象。

这种想象已经提出了多种方案，大体可以分为二条路径。

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？飞船出发时不可能携带43 000年的燃料，目前也没有任何在中途添加燃料的能力。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，43 000年谁敢指望？

这还只是考虑无人航天器，如果载人，则宇航员要“冬眠”，那飞船上的支持系统能工作千万年而不出差错吗？如果在飞船上传宗接代，那这飞船就要被建设成一个小型的地球，这就更没谱了，况且还有近亲繁殖问题。

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“代达罗斯”工程中的1/10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“代达罗斯”工程本身所设想的方案，它用的是氢的同位素氘和氦-3聚变，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，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1.2千克反物质。但是目前人类的技术能力，在这方面还差得太远。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毫克反物质，就需要耗尽全世界的能源。

光帆飞船。它很容易在公众心目中唤起诗意的联想，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千米，厚度则只有16纳米。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，设想该转换器直径达1000米，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。

虫洞或是唯一出路

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，但最终总要派人去才行。而一旦考虑了人的因素，立刻出现二方面的困难。

首先是生理上的问题。在“代达罗斯”工程类型的方案中，要求飞船的巡航速度达到光速的1/10，即每秒30 000千米，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，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。如果以光速的1/10飞往比邻星，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？

人类星际航行的真正出路，恐怕只能是目前谁也没见过的虫洞了。