星際旅行知多少
2019-07-01 09:33:44    

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  在影視作品中,我們看到過 不少先進的宇宙飛船在星云里極 速前進,在太空中引發絢麗的輝 光,這一美景簡直讓天文愛好者 們著迷。
  
  但現實中,這一場景有沒有 可能真的實現呢?假設我們現在正 在為人類策劃第一次星際旅行,我 們應該從哪里著手呢?
  
  選擇目的地
  
  不管何種旅行,我們第一步 要做的就是選擇目的地,為星際旅 行選擇目的地更不能馬虎。首先要 考慮的應該是距離問題。科學家們 發現,半人馬座α星位于距離地球 約4.37光年的地方,是太陽最親密 的鄰居。位于天空南方的半人馬座 α星,是三顆恒星由于引力的作用 聚集在一起而組成的聚星系統。 這三顆恒星分別是:半人馬座α 星A、半人馬座α星B,以及半人 馬座α星C。其中半人馬座α星A 與半人馬座α星B是一對雙星,第 3個成員半人馬座α星C是一顆紅 矮星(指表面溫度低、顏色偏紅的 矮星),因為它距太陽只有4.24光 年,是離太陽最近的恒星,所以也 稱為比鄰星。由于距離上的絕對 優勢,包括《星際迷航》在內的 科幻作品都把半人馬座α星想象成人類的第 一個星際旅 行目的地。
  
  為此, 科學家們 格外關注 這里。2012 年,科學家 們驚喜地發 現,有一顆行星正圍繞著半人馬座 α星B進行軌道運行。奇怪的是, 三年之后,這顆行星再也找不到 了。不過科學家表示,這顆行星的 溫度太高,不適合人類居住,即使 它仍然存在,也不能作為人類星際 旅行的目的地。而在2016年,科學 家們發現了一顆圍繞比鄰星的行 星,叫作比鄰星b。該行星位于適居帶內,其表面也許有液態水。
  
  這樣一來,目標選定比鄰星b 即可。接下來,我們只要搭乘一艘 像“進取”號那樣的宇宙飛船,就 能開始我們的星際旅行了。
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  驅動一艘飛船
  
  對于宇宙飛船的研究,科學 家們也是鍥而不舍。1958年,美國 政府發起了一項“獵戶座計劃”, 打算造一艘至少可以搭載40名宇航 員的巨無霸太空船,并使用核彈做 動力,將其送往火星、木星或土 星。這項計劃聚集了當時世界上最
  
  頂尖的科學家,并投入了大量的資 金。“獵戶座”太空船的工作原理 是:讓太空船攜帶數千枚小型核 彈,當飛船需要動力時,宇航員就 從船尾釋放出一顆核彈,接著再釋 放出一些由含氫塑膠制成的固體圓 盤。當飛船駛出一定距離,核彈將 在飛船后面爆炸,蒸發掉塑膠圓 盤,將其轉化成高熱的等離子漿。 這些等離子漿會向四面八方沖擊擴 散,其中一部分將會撞擊太空船尾 部巨大的金屬推進盤,從而推動太 空船高速行駛。
  
  研究人員計算出,這艘船的 速度可以達到光速的5%,以這個 速度從地球到達半人馬座α星大約 需要90年。然而,1963年的《全面 禁止核試驗條約》和1967年的《外 太空條約》(禁止在大氣和太 空中進行核爆炸),直接導致了 “獵戶座”計劃胎死腹中。
  
  但是,有沒有一個不那么 具有爆炸性并且能達到同樣目的 的推進系統呢?英國星際學會在 20世紀70年代重新回顧了“獵戶 座計劃”,并提出“代達羅斯計 劃”。“代達羅斯計劃”以更強大 且更加環保的核聚變力量代替核 彈,為飛船提供動力。它的推進系 統不像“獵戶座”太空船那樣在外 部爆炸,而是使用內部的發動機, 在一個磁場構筑的“燃燒室”中, 向小燃料球發射電子束,產生離 子。這種用磁場限制離子漿的辦法 明顯比“獵戶座”太空船更高效, 因為“獵戶座”太空船核彈爆炸產 生的能量只有小部分投射到了船體 上轉化為動力。據有關數據顯示, “代達羅斯”探測飛船的質量為5.4萬噸,其中推進裝置重量就占 了5萬噸。預計經過持續4年的加速 后,“代達羅斯”探測飛船的飛行 速度可以達到光速的八分之一,這 就意味著它從地球到達半人馬座α 星僅需要40年。
  
  太空飛城
  
  可以想象,一趟星際旅行需 要花費的時間會非常長。實際上, 我們所搭乘的宇宙飛船,會更像是 自己生活的城市,也就是科幻小說 里所描述的星際方舟。
  
  著名的航天科學家康斯坦 丁·齊奧爾科夫斯基和羅伯特·戈 達德曾提出星際方舟的想法。他們 認為,星際方舟起碼要花上幾千年 的時間才能到達目的地,所以這艘 方舟上至少需要成千上萬的人,才 能維持長期的自然繁衍。這一想法 深受20世紀中期科幻小說作家們的 歡迎。羅伯特·海因萊因(美國現 代科幻小說之父) 在1941年寫的 兩篇小說中,描述了一艘飛船,這 艘飛船花了很長的時間才到達目的 地,以至于船上的人早已經忘記了 他們是船上的乘客。相反,他們認 為這艘大型飛船才是他們生活工作 的家園。
  
  另外,讓人們進行一個長達 幾百年甚至幾千年的航行,可能 還會引發一些社會問題,例如, 在航行過程中,這些人的后代將 在行星之間的虛空中出生,這些 新誕生的生命到底算是地球人, 還是外星人?
  
  幾千年對人類而言是相當長 的一段時間,這意味著幾十代人將 以全部的生命致力于星際間的旅 行。這樣看來,“獵戶座計劃”所 需的90年和“代達羅斯計劃”的40 年就讓人容易接受多了。
  
  瘋狂的創意
  
  不過,即使是幾 十年,又有多少人會自 愿參加這樣的遠征呢? 為了解決這個問題,科學家們提出了一些更有創意的想 法。可能有些想法有點兒瘋狂。
  
  一種是用“蛋船”的方式。 這是科學家的一種大膽的設想:將 低溫保存的人類胚胎,或配子(卵 子和精子)送入深空。到達目標星 后,胚胎就會發育成人。科學家們 相信,在21世紀內,沒有母親的分 娩可能成為一種現實。從理論上 講,我們將能夠在幾個世紀內把冷 凍保存的胚胎送入太空,它們將在 各自的保溫艙里發育成新生嬰兒。 然后,我們所需要的只是機器人保 姆來撫養和教育這些嬰兒。科學家 們有足夠的信心,隨著人工智能的 快速發展,機器人保姆的想法應該 不難實現。
  
  雖然蛋船的想法看似可行,但 是由此引發的倫理問題還有待商榷。
  
  還有一種設想就是“假死”。 從我們現在的常識來講,“假死” 聽起來似乎有點兒天方夜譚,但日 益進步的醫學,科學確實有望使人 類進入安全的長期冬眠狀態。
  
  其實在臨床治療中,有意地 將病人的體溫降低一點兒是較常規 的做法。這種做法用以誘導病人在 心臟停搏之后,進入輕微的低體溫 昏迷,從而減少這段時間的氧氣損 耗,使得病人在經過治療后,其大 腦不會發生再灌注損傷(指遭受一 定時間缺血的組織細胞恢復血流 后,組織損傷程度迅速加劇的情 況)。而在一些較先進的臨床試驗 中,創傷外科醫生會在病人嚴重失 血的情況下,將他們的溫 度降至接近冰點,病人在 整個過程中的狀態基本與 冬眠無異——這是真正意 義上的假死。
  
  不過,這個假死的 過程目前僅可以持續2到 3個小時。科學家表示, 隨著科技的不斷進步,這 一假死的持續時間可以延 長,最終我們可以讓人們睡得足夠 久,以至于讓整個星際旅行在睡眠 中度過。但是長期的冬眠,會對人 類的各項機體產生怎樣的影響,當 他們蘇醒時會變成什么樣,我們沒 辦法預測。
  
  總之,科學家們還在不懈地 努力,使星際旅行離我們越來越 近。說不定在不久的將來,以上 這些都將成為現實,人類第一次 星際旅行會是何種壯景,讓我們 拭目以待。
  
  張辰  摘自 奧秘

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