星際旅行知多少

趙奕

《星際迷航》系列影視作品相信很多人都看過，里面裝備最先進(jìn)的宇宙飛船“進(jìn)取號”，在星云里極速前進(jìn)，在太空中引發(fā)絢麗的輝光，這一美景簡直讓天文愛好者們著迷。

但現(xiàn)實中，這一場景有沒有可能真的實現(xiàn)呢？假設(shè)我們現(xiàn)在正在為人類策劃第一次星際旅行，我們應(yīng)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(yīng)該是距離問題。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，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(tǒng)。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(yōu)勢，包括《星際迷航》在內(nèi)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(xué)家們格外關(guān)注這里。2012年，科學(xué)家們驚喜地發(fā)現(xiàn)，有一顆行星正圍繞著半人馬座α星B進(jìn)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(xué)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(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞比鄰星的行星，叫做比鄰星b。該行星位于適居帶內(nèi)，其表面也許有液態(tài)水。

這樣一來，目標(biāo)選定比鄰星b即可。接下來，我們只要搭乘一艘像“進(jìn)取號”那樣的宇宙飛船，就能開始我們的星際旅行了。

驅(qū)動一艘飛船

對于宇宙飛船的研究，科學(xué)家們也是鍥而不舍。1958年，美國政府發(fā)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，并使用核彈作動力，將其送往火星、木星或土星。這項計劃聚集了當(dāng)時世界上最頂尖的科學(xué)家，并投入了大量的資金?！矮C戶座”太空船的工作原理是：讓太空船攜帶數(shù)千枚小型核彈，當(dāng)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(dāng)飛船駛出一定距離，核彈將在飛船后面爆炸，蒸發(fā)掉塑膠圓盤，將其轉(zhuǎn)化成高熱的等離子漿。這些等離子漿會向四面八方?jīng)_擊擴(kuò)散，其中一部分將會撞擊太空船尾部巨大的金屬推進(jìn)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(dá)到光速的5%，以這個速度從地球到達(dá)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》（禁止在大氣中進(jìn)行核爆炸）和1967年的《外太空條約》（禁止在太空中進(jìn)行核爆炸），直接導(dǎo)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(dá)到同樣目的的推進(jìn)系統(tǒng)呢？英國星際學(xué)會在上世紀(jì)70年代重新回顧了“獵戶座計劃”，并提出“代達(dá)羅斯計劃”?！按_(dá)羅斯計劃”以更強(qiáng)大且更加環(huán)保的核聚變力量代替核彈，為飛船提供動力。它的推進(jìn)系統(tǒng)不像“獵戶座”太空船那樣在外部爆炸，而是使用內(nèi)部的發(fā)動機(jī)，在一個磁場構(gòu)筑的“燃燒室”中，向小燃料球發(fā)射電子束，產(chǎn)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(chǎn)生的能量只有小部分投射到了船體上轉(zhuǎn)化為動力。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，“代達(dá)羅斯”探測飛船的質(zhì)量為5.4萬噸，其中推進(jìn)裝置重量就占了5萬噸。預(yù)計經(jīng)過持續(xù)4年的加速后，代達(dá)羅斯探測飛船的飛行速度可以達(dá)到光速的1/8，這就意味著它從地球到達(dá)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(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基和羅伯特·戈達(dá)德曾提出星際方舟的想法。他們認(rèn)為，星際方舟起碼要花上幾千年的時間才能到達(dá)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(jì)中期的科幻小說作家們歡迎。羅伯特·海因萊因（美國現(xiàn)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(dá)目的地，以至于船上的人早已經(jīng)忘記了他們是船上的乘客。相反，他們認(rèn)為這艘大型飛船才是他們生活工作的家園。

另外，讓人們進(jìn)行一個長達(dá)幾百年甚至幾千年的航行，可能還會引發(fā)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(dāng)長的一段時間，這意味著數(shù)百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(dá)羅斯計劃”的40年就讓人容易接受多了。

瘋狂的創(chuàng)意

不過，即使是幾十年，又有多少人會自愿參加這樣的遠(yuǎn)征呢？

為了解決這個問題，科學(xué)家們提出了一些更有創(chuàng)意的想法?？赡苡行┫敕ㄓ悬c瘋狂。

一種是用“蛋船”的方式。這是科學(xué)家的一種大膽的設(shè)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(dá)目標(biāo)星后，胚胎就會發(fā)育成人。科學(xué)家們相信，在本世紀(jì)內(nèi)，沒有母親的分娩可能成為一種現(xiàn)實。從理論上講，我們將能夠在幾個世紀(jì)內(nèi)把冷凍保存的胚胎送入太空，它們將在各自的保溫艙里發(fā)育成新生嬰兒。然后，我們所需要的只是機(jī)器人保姆來撫養(yǎng)和教育這些嬰兒。科學(xué)家們有足夠的信心，隨著人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器人保姆的想法應(yīng)該不難實現(xiàn)。

雖然蛋船的想法看似可行，但是由此引發(fā)的倫理問題還有待商榷。

還有一種設(shè)想就是“假死”。從我們現(xiàn)在的常識來講，“假死”聽起來似乎有點天方夜譚，但日益進(jìn)步的醫(yī)學(xué)科學(xué)確實有望使人類進(jìn)入安全的長期冬眠狀態(tài)。

其實在臨床治療中，有意地將病人的體溫降低幾度是較常規(guī)的做法。這種做法用以誘導(dǎo)病人在心臟停搏之后進(jìn)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(jīng)過治療后，其大腦不會發(fā)生再灌注損傷（指遭受一定時間缺血的組織細(xì)胞恢復(fù)血流后，組織損傷程度迅速增劇的情況）。而在一些較先進(jìn)的臨床試驗中，創(chuàng)傷外科醫(yī)生會在病人嚴(yán)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(tài)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(xù)兩到三個小時。科學(xué)家表示，隨著科技的不斷進(jìn)步，這一假死的持續(xù)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(jī)體產(chǎn)生怎樣的影響，當(dāng)他們蘇醒時會變成什么樣，我們沒辦法預(yù)測。

總之，科學(xué)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(xiàn)實，人類第一次星際旅行會是何種壯景，讓我們拭目以待。