你有沒有想過,咱們這輩子,甚至往后幾十代人,壓根兒就別指望坐著飛船去別的恒星溜達(dá)一圈?不是科幻電影拍多了想多了,而是現(xiàn)實(shí)太骨感。咱天天看新聞?wù)f“火星殖民”“星際旅行”,聽起來好像明天就能買票出發(fā)似的。
可科學(xué)家們一研究,立馬冷汗直流,從地球飛出太陽系,難度比你想象的高出一萬倍。別說去半人馬座比鄰星了,就連離咱最近的那顆恒星,用現(xiàn)在最快的飛行器,也得飛幾萬年才能到。
幾萬年!那是啥概念?人類文明才多少年?還沒等到目的地,地球都換了幾輪主人了。這不是打擊夢(mèng)想,是物理定律不講情面。速度、能源、壽命、材料……哪一關(guān)卡住,都能讓星際遠(yuǎn)征變成紙上談兵。
其實(shí)人類不是沒往外沖過。早在1977年,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)就發(fā)射了旅行者一號(hào)探測(cè)器,這家伙到現(xiàn)在已經(jīng)在太空跑了四十多年,速度高達(dá)每秒17公里,是目前人類造出的飛得最遠(yuǎn)、最快的人造物體。
2012年,它正式穿越日球?qū)禹?,進(jìn)入星際空間,成了第一個(gè)飛出太陽系的人類使者。聽著挺牛吧?可問題是,它現(xiàn)在的速度,要是朝著離太陽最近的恒星,比鄰星飛,大概得花七萬三千多年才能到。
七萬多年!那時(shí)候人類還在不在都不一定。而且旅行者一號(hào)根本不是沖著比鄰星去的,它只是順路路過那個(gè)方向。
換句話說它壓根沒打算“移民外星”,就是個(gè)科學(xué)信使,順帶捎了個(gè)鍍金唱片,上面錄著地球的聲音和圖像,算是給可能存在的外星文明留個(gè)“到此一游”的紀(jì)念??删退氵@樣,這趟旅程的時(shí)間尺度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類文明的耐心和能力范圍。
那咱們就不能造更快的飛船嗎?理論上能,現(xiàn)實(shí)中難。目前所有航天器的動(dòng)力都靠化學(xué)燃料,也就是火箭點(diǎn)火噴氣推進(jìn)。這種技術(shù)有個(gè)致命短板:推力大但效率低,燒得多跑得少。
你想提速,就得帶更多燃料;可燃料一多,飛船變重,又需要更大的推力,結(jié)果陷入惡性循環(huán)。科學(xué)家管這叫“火箭方程的詛咒”。要突破這個(gè)瓶頸,得靠新動(dòng)力。比如核熱推進(jìn),利用核反應(yīng)加熱氣體噴出產(chǎn)生推力,效率比化學(xué)火箭高不少。
美國(guó)在上世紀(jì)六七十年代做過實(shí)驗(yàn),證明可行,但因?yàn)榘踩铜h(huán)保問題一直沒實(shí)用化。還有更前沿的設(shè)想,像離子推進(jìn)、太陽帆、核聚變推進(jìn),甚至反物質(zhì)引擎。這些技術(shù)聽著科幻,其實(shí)都有理論基礎(chǔ)。
歐洲空間局和NASA都試過離子推進(jìn),用在深空探測(cè)任務(wù)上效果不錯(cuò),但推力太小,適合慢慢加速,不適合載人長(zhǎng)途飛行。太陽帆靠光子撞擊帆面推進(jìn),不需要燃料,日本的IKAROS探測(cè)器2010年就成功驗(yàn)證了這項(xiàng)技術(shù)。
可它的加速度極低,得在太陽附近長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行才能攢夠速度。至于核聚變和反物質(zhì),目前連實(shí)驗(yàn)室里都沒穩(wěn)定實(shí)現(xiàn),更別說裝上飛船了。也就是說,咱們手里的牌,還沒摸到真正能改變游戲規(guī)則的那幾張。
就算哪天真造出了接近光速十分之一的飛船,飛到比鄰星也要四十多年。這意味著船上的宇航員要么壽命夠長(zhǎng),要么得在太空生孩子,搞成一個(gè)“世代飛船”。
可太空環(huán)境太惡劣了。沒有地球磁場(chǎng)保護(hù),宇宙射線噼里啪啦往身體里鉆,DNA分分鐘被轟斷,癌癥風(fēng)險(xiǎn)飆升。
長(zhǎng)期失重會(huì)讓肌肉萎縮、骨骼脫鈣,心臟功能下降。心理上更扛不住,幾個(gè)人擠在一個(gè)鐵罐子里幾十年,見不著樹、聞不到雨、摸不著土,精神崩潰是遲早的事。國(guó)際空間站上的宇航員待六個(gè)月就已經(jīng)夠嗆,還得靠地面心理支持。
飛幾十年?那不是探險(xiǎn),是酷刑。再說補(bǔ)給。水、食物、空氣,全得循環(huán)再生。目前的技術(shù),閉合生態(tài)系統(tǒng)做得最好的也就維持幾年,還經(jīng)常出故障。要支撐上百人連續(xù)生活幾代人,系統(tǒng)復(fù)雜度指數(shù)級(jí)上升,一個(gè)小環(huán)節(jié)崩了,整船人就得玩完。
更別提飛船本身的老化問題。在高能粒子轟擊下,材料會(huì)脆化,電子設(shè)備會(huì)失靈。幾萬年的旅程,修都沒法修。
你說能不能冬眠?現(xiàn)在醫(yī)學(xué)連短期人工休眠都沒搞定,更別說讓人睡幾十年甚至上百年了。這些都不是錢能解決的,是科學(xué)和工程的根本挑戰(zhàn)。
說人類可能永遠(yuǎn)困在太陽系,并不是悲觀,而是基于現(xiàn)有認(rèn)知的理性判斷。太陽系足夠大——光從太陽到海王星就要走四個(gè)多小時(shí),而整個(gè)奧爾特云,那個(gè)包裹著太陽系的彗星倉庫,邊界可能延伸到一光年以上。
咱們連家門口都沒逛明白,火星才去過幾個(gè)機(jī)器人,木星衛(wèi)星的冰下海洋還沒鉆進(jìn)去看過。與其好高騖遠(yuǎn)想著沖出銀河,不如先把太陽系當(dāng)自家后院經(jīng)營(yíng)好。
未來也許會(huì)有突破,比如可控核聚變成功,或者發(fā)現(xiàn)新的物理原理,讓曲率驅(qū)動(dòng)之類的想法成為現(xiàn)實(shí)。但在那之前,我們得承認(rèn)星空雖美,路卻太遠(yuǎn),您說對(duì)不?
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