太空旅行并非科幻片描述那样简单

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科幻作品中的太空旅行者经常利用曲速引擎前往遥远星球。人类能够实现超光速飞行吗？

虽然专家们一直在研究太空旅行的设想，但也警告称，我们对超光速飞行的期待可能过高。科幻小说作家、致力于研究星际推进系统的NASA科学家杰弗里·兰迪斯表示：“绝大多数科幻作品的问题在于，将难度超乎想象的超光速飞行描绘得过于简单。”

利用纯粹能量加速一艘飞船需要耗费大量的推进剂，最终会遭遇光速屏障。根据爱因斯坦的广义相对论，随着速度接近光速，物体的质量将变得无限大。换句话说，飞船无法在物理层面进行光速飞行。

但太空旅行仍具有可行性。据我们所知，最明智的选择是将目光锁定本地宇宙。距离太阳系最近的恒星系统是半人马座α星，一个三合星系统。2016年，科学家在半人马座α星系统的比邻星（一颗红矮星）适居区发现一颗类地行星。

如果以光速飞行，我们只需短短4年时间就能达到半人马座α星。但如果速度较慢，这个恒星系统仍遥不可及。因此，我们需要速度更快的推进系统。

1998年，兰迪斯的一项太空旅行设想获得NASA“创新先进概念”计划（NIAC）的资助。兰迪斯表示，他的想法虽然行得通，但如果不能制造出微型飞船，便无法在短时间内抵达半人马座α星。他在接受太空网采访时说：“我们的唯一选择就是派遣微型探测器。探测器的尺寸越小，速度越快，如此才有可能在几十年内抵达这个距我们最近的恒星系统。”

另一个选择是核聚变。2012年NIAC提议将目光聚焦核聚变火箭，用于快速前往火星或者其他星球。这项提议由华盛顿大学的约翰·斯隆提出。上世纪70年代，英国行星际协会也将目光投向核聚变，实施了“代达罗斯计划”。在这项计划的基础上，伊卡洛斯太空旅行协会继续进行研究。伊卡洛斯的目标是，在2100年前设计出一艘采用核聚变技术的星际飞船。问题是，当前的核聚变反应堆效率低下，消耗超出产出。

伊卡洛斯协会前主席理查德·奥伯塞在接受太空网采访时表示：“我们至少能够制造热核弹，聚变反应堆技术也不断取得进步。如果齐心协力，我们有望在几十年后让这个梦想成为现实。”

其他可能性包括离子推进系统和核电推进器，前者利用电加速离子，后者虽然推进力很少但燃效更高。为了提高飞行速度，科学家提议打造反物质发动机，利用反物质与正常物质之间的交互，推动飞船高速飞行。不过，这项提议面临巨大挑战，不仅要产生大量反物质，同时还要确保在需要的时候产生爆炸。如何获取反物质至今仍是一个未知数。一旦反物质与物质相遇，二者相互湮灭，同时释放巨大能量。

除了上述超前方式，我们也可以利用化学燃料火箭这种传统手段。当前的火箭主要利用液态氧和液态氢作为燃料，将航天器送入太空。如果能够产生足够的推进力，飞船的速度可以达到光速10%。虽然按照宇宙的标准，这一速度并不算快，但也足以让我们进行太空旅行。奥伯塞指出，单级火箭进行光速飞行所需的质量超过已知宇宙的质量总和。虽然多级设计能够缓解这个问题，但由此得知，利用化学燃料火箭来做光速飞行是一个不切实际的选择。

兰迪斯和奥伯塞指出，如果能够找到进入星际空间的理想方式，人类将获得大量益处，不仅能够进一步加深对宇宙的认知，甚至能够让半人马座α星之旅变成一次短途旅行。太空旅行能够为人类找到一个“备用家园”，一旦太阳系不适于居住，我们可以迁往另一颗星球，继续繁衍生息。此外，科学家也将有机会对星际介质（恒星之间的气体和尘埃）进行深入研究。公众将欣赏到遥远世界的特写照片，感受宇宙的壮丽与神奇。

如果能够上演太空旅行，很难预测我们将遭遇怎样的星球。兰迪斯说：“宇宙内存在大量我们无法想象的星球。为了探索这些奇异的世界，我们需要战胜太空旅行的各种挑战，最终飞出太阳系，前往更为遥远的宇宙角落。”

本文来自：科普时报
  
本文选自：今日头条
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