人类能否像科幻小说中那样,实现遥远的星际旅行?

太空迷 2018-04-23 14:48:30

你想过什么时候人类能够像科幻小说里描述的那么轻而易举地到遥远的星球去旅行?你信也罢不信也罢,科学家现在很严肃地看待虫洞、

时空扭曲

和太空引擎这些概念。

但要把这些幻想转化成现实就需要在以下三方面有所突破:推动力、速度和能量。尽管我们还不知道是否能够实现这些突破,但我们至少知道如何去寻找答案。

从某种意义上说,星际旅行已经开始了。20世纪70年代,“先锋10”号和“旅行者1”号启动,飞离地球并且已经飞离太阳系了。但是按照现在的速度,探测器要到达距离我们最近的星球需要几万年,这比有记载的人类历史还要长。

科学技术的进一步发展能够大大缩短这个时间,但要实现星际旅行,必须进一步实现科学技术上的突破。

第一项挑战就是推动力,具体说就是推动剂。随着有效负荷、目的地和速度的加大、增多,推动剂需求呈指数增加。星际旅行涉及的数字都是天文数字。比如说:要想把校车大小的有效负荷用900年时间发送到最近的星球,整个宇宙现有的推进剂加起来也不够,当然这样估计的基础是使用化学引擎。如果用核裂变火箭,情况会好些,但好不了多少,因为这需要若干个巨大的油罐装载推进剂。

利用离子或反物质推进,情况会有极大的改观,但即便使用离子或反物质,其数量仍然是个天文数字。

最理想的情况就是一种不需要任何推动剂的太空引擎。有一些研究人员已经开始研究如何实现这种理想,在太空中寻找其他物质来推进,甚至设想通过改变时空本身的结构来实现,或是找到一种方法来改变重力或惯性。

第二项挑战是速度。距离我们最近的恒星大约在42万亿千米之外,按光速计大于4光年。尽管无推进剂的太空引擎可以极大地改进速度,然而也有研究人员考虑回避光速极限以实现星际旅行。这里的回避并不是突破光速限制,而是扭曲时空本身因而形成时空上的捷径——“虫洞”,或移动部分时空的曲速引擎,以此回避光速限制。

曲速引擎概念好似移动的人行道,像很多机场里能够看到的那样。通过扩大恒星飞船之后的时空和缩小恒星飞船之前的时空,时空的一个局部就会裹挟着飞船一起移动,飞船仍然囿于其时空范围因而慢于光速。但是当增加“移动人行道”效应时,其表观运动则超过光速。

最后一个挑战是能源。即便有太空引擎将能源直接转化为运动,仍然需要大量的能源。要制造一个4.8米宽的虫洞,大约相当于将土星质量大小的东西转化成负能量。要克服这些困难,能源生产方面需要一些突破。

为了探索我们是否能够真正开始向着这些伟大目标前进,美国航空航天局1966年建立了突破性推进物理项目,通过学术会议、研究室和互联网站鼓励合作,寻找经费上能够承受的研究。

下一步就是资助一些小型的研究任务,2年之后根据取得的进展确定这样做是否值得。如果值得,则寻求加大支持力度;否则要等到普通科学出现重大进展时才会有所发展。

为什么要为这些看似不可能的目标自寻烦恼呢?虽然说“失败是成功之母”,但进步不是通过承认失败取得的。历史充满了对不可能性的征服:飞行的机器、登陆月球、开发原子能量等等。从液体燃料推进的火箭到第一次登月花了40年,从确定放射性衰变到第一个核反应堆只用了30年时间。

物理学继续揭示新的可能性,这些可能性有朝一日能够用来解决星际旅行的难题。即使我们今生或者我们孩子的有生之年不能实现推动力的突破,或者即使这样的突破根本不可能,但作为一个社会,尝试过总比不尝试得到的要多得多。



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