前往最近类地行星的两种技术

张梦然

2016年09月18日08:56  来源:科技日报
 
原标题:前往最近类地行星的两种技术

  向另一颗恒星派送宇宙飞船,从上个世纪五十年代起就萦绕在科学家的脑海中,几乎每十年就有一个新的研究建议出现。不过现在,我们有了一个十分实际的目标。

  比邻星b(Proxima b),距太阳系仅4.2光年,质量约为地球的1.3倍,正位于宜居带,理论上允许液态水存在。这是近年出现的最有望成为未来家园的类地行星。作为“下一个地球”的候选者,近,几乎是压倒一切的胜利,比邻星b毫无疑问会成为星际航行锁定之目的地。

  真空中光速299792458米/秒,这是个定义上的值。现今,飞得最快的人造物体是美国航空航天局(NASA)的“新视野”号,速度仅是光速的1/18000。以当前的科学理论,如果提出飞船能够以百分之一的光速飞行,还是可以被接受的。4光年的距离在天文尺度上不值一提,但对我们来说仍难以逾越。

  但“搜索外星文明”(SETI)项目天文学家杰夫·科林对《大众机械》杂志表示,星际航行其实“没那么牵强”,他们目前正与NASA开普勒任务团队合作,用他的话说“这一切都取决于政治和资金”。假设采取广泛的国际合作,我们尽可以大胆设想在有生之年看到人类去问候那位我们最紧密的邻居。

  方式一:核动力推进

  上世纪中,美国核科学家首次提出了核脉冲推进方法可用于星际间航行,当时基本想法是:在飞船被火箭等工具送入太空后,即可于高强度防护板后面以一定时间间隔引爆小型核爆炸装置,推动飞船加速前进。这一思路后来得到改进,演化出三种利用核能的方式:核反应堆的热能、来自反应堆的高能粒子以及核弹。尽管普遍认为,在所有星际航行的动力问题设想中,核脉冲推进是水平最低的,但也远超过了我们现在的技术水平。

  与核裂变方式相比,核聚变方式推进飞船的威力要大得多了。按《星际航行概论》(钱学森著)中计算,核聚变火箭的喷射速度就能达到光速的6%。但核裂变发动机在核心制造方面没有太大困难,核聚变则不行——毕竟迄今我们在地面上还没有一个能量增益的聚变反应堆呢。

  核聚变推动尽管听起来吓人,但其实这种动力方式也被假设可用于载人,只不过飞行中人员健康问题需要商榷。最重要的是,目前的聚变反应堆容器体积和重量都很惊人,想要用于星际航行,还是得在磁约束或惯性约束方面有所突破。

  方式二:光子推进

  这也许是我们快速到达比邻星系统的最佳选择,划算,技术可以说是现成的。

  因此,就在发现比邻星b消息公布的第二天,1亿美元的“突破摄星”计划就宣布将自己的目标对准比邻星b。

  摄星计划始于今年4月,由科学家霍金与俄罗斯亿万富翁米尔纳联合启动。其设想利用传统火箭发射母体太空船,将数千个配备太阳帆的“纳米飞船”带往地球高空轨道,高能激光将在数分钟内将“纳米飞船”加速到20%的光速,驱动其飞向目标。

  该计划一经公布就引起工程和技术上的广泛质疑,但项目发起者坚信其可行。摄星团队希望能在20年至30年内发射飞行器,飞越20年后抵达比邻星b,预计拍摄到照片时应为2060年,届时便可发现该星上是否存在海洋与生命。由于距离实在遥远,照片传回地球还需要4年多时间。

  当然,即使未来证据表明比邻星b不支持生命存活,这个位于不远处的世界依然是人类天文探索事业中最重要的星球之一——我们用最保守方式的估计,在几百年里,利用机器人前往比邻星b,还是完全有可能的。

(责编:魏艳、赵竹青)

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