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科學家討論實現星際旅行的可行性

2013年12月24日08:50    來源:科技日報    手機看新聞
原標題:拜訪那一片流轉星河

  正如亞當·道格拉斯在經典作品《銀河漫游指南》中描繪的那樣:太空是一個巨大的存在。巨大到即便是科幻作品,也需要花費很大力氣來令這種巨大所產生的空洞感不至於那麼突兀。實際上,大部分科幻的做法是,盡各種手段回避這個問題——如何征服這種“巨大”。總之要盡量把讀者的注意力拴在故事身上,而不是集中在對技術問題漏洞百出的表述中。

  這樣處理,皆大歡喜。不過問題是總有一些科學家、工程師和科幻作家喜歡嘗試挑戰。據英國《經濟學人》雜志文章稱,日前,一批人正在倫敦的皇家天文學會舉行集會,認真探討起如何才能夠在現實世界完成一個創舉——驅使星艦進行星際旅行。

  這並不是科學家第一次進行類似的活動。稍早時熱鬧的爭論聲就已經在美國的聖迭戈市響起,而國際上專門從事星際旅行研究的機構也多了起來。這種景象,或許代表著“星艦派”聲威日盛。

  星際有多遠?

  星際旅行研究發展至今日,需要解決的問題終可歸為一個:距離。就是航程。形象點說,如果直徑12742公裡的地球,是一顆放在記者辦公桌上的小沙粒,那麼月球可以按比例視作3厘米外更小的一顆。太陽稍微遠點,大概在12米外的編輯大廳內。至於那顆離太陽最近的恆星——半人馬座阿爾法B,我們需要走3200公裡,差不多從北京走到昆明才能會一會它。

  面對這種夸張的尺度,以化學燃料提供推力的火箭根本無能為力。那顆剛飄出太陽系的“旅行者一號”就是很好的例子。它在助推火箭及行星引力的作用下速度曾達到驚人的每秒17公裡,即便以這樣的速度,想完成從地球到阿爾法星的旅程,也要漫長的75000多年。

  與之相比,核動力技術能夠有效地降低這些天文數字。獨立物理學家弗裡曼·戴森設想的依靠核爆驅動的飛船,隻需要130年就可以抵達阿爾法星。但問題是它踩得下油門,卻踩不了剎車(后者所需的能量是前者的兩倍),因而隻能在加速中與目的地擦肩而過。

  英國星際協會上世紀設計出“戴達羅斯”號無人星際飛船的情況會好一些,盡管速度更快,但能夠收集沿途的各類數據﹔而作為繼任者的“伊卡洛斯”號已經有能力降低自身的速度﹔美國國家航空航天局和美國海軍共同運作的“遠景”項目,看起來更為完美——飛船將精確停靠目標,並進入恆星軌道開展研究。

  但核動力也有壁壘。首先就是過於龐大的裝置。“戴達羅斯”號自重54000噸,其中大部分來自其安裝的核反應堆。僅運送它就需要消耗額外的燃料,而燃料本身又是一大問題——這種名為3He的氦同位素,並不容易獲取。“戴達羅斯”團隊曾設想從木星大氣中開採——其前提是人類已經在整個太陽系范圍內實現殖民。這距離現實太過遙遠。

  好帆憑借力

  高科技陷入了糾結。有些人把思路轉向了另一種方法,不需要考慮令人頭疼的燃料問題,新設想的飛船裝備了人類最古老的發明——帆。

  太空帆所需的不是風,而是激光或微波輻射。與化學燃料和核能相比,后者將賦予它們更加接近光的速度,使其可以“安靜”地駛向宇宙中任何想去的地方﹔同時,因為無需負重,飛船的體積將更加靈巧,便於加速﹔而減速也不再是一個問題,當靠近目標時,飛船將張開第二張帆——磁化帆,依靠目標恆星發出的太陽風來降低速度。該技術在現實中已經存在。

  太空帆構想還有另一大特點,就是循環使用,因而其比火箭、核反應堆更加省錢。

  實際上,這也代表著實現星際旅行所要考慮的另一大問題——成本。微波物理學家、前核聚變研究者吉姆·本福德指出,即便是發射一顆小型、低速、以考察太陽系邊緣為目標的探測器,其電力消耗也相當於一個小型的國家。而如若真的上升到星際旅行的層面,比如飛船速度要達到光速的十分之一,人們幾乎需要推動整個文明向前——以克服天文數字的距離。

  這同時意味著與飛船有關的一切都不會是小的數目。預算,就是拿出“全部”。

  隻因它存在

  很多人想知道,為什麼科學家要“自找麻煩”、不懈地挑戰星際旅行之難題。在最新一次討論中,英國皇家天文學會的幾位代表承認,在人類可以暢游太陽系並掌控不止一個星球的資源之前,造出星際飛船的可能性幾乎不存在。而這一天是否真的能夠到來,也還是一個懸而未決的問題。

  但喬治·本福德同時稱,人類非常不善於預言,許多被打上“不可能”標簽的事物,其發展的速度往往遠超預期。

  其實,物理學、工程學在長達50年的研究后,也沒提出一個明顯的技術原因來証明無人飛船的建造不可行。

  倫敦大學伯克貝克學院天文學家伊安·克勞福德則告訴人們,發射機器人探測器登陸外星球所得到的研究效果,遠超過通過天文望遠鏡所得。他甚至列出了執行這樣一次探索任務需配備的科學儀器,以及一些需要解答的恆星物理、行星科學、天文學等領域的問題。而對於另一些熱衷參加星際研究的學者而言,“我能”這一條理由,就足夠“我做”。

  過往的經驗,並不都足以作為未來的借鑒。太空探索所涉及的維度和問題,也遠非地球上的坐而論道能夠解決。喬治·本福德的自信也許是錯誤的,但他和他的那些飛船設計師同道們,卻提供著科學精神中不可或缺的正能量。

  人們為什麼要征服星際?說到底,隻因它在那裡。

(責編:王瓊(實習生)、馬麗)

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