星际旅行真的可能实现吗?

  • 日期:01-29
  • 点击:(1519)


来源:新浪科技

据国外媒体报道,星际旅行对许多人来说不仅是童年的幻想,也是科幻小说的共同主题。随着火箭和太空探索技术的不断发展,有些人甚至有了更大胆的想法:我们能开拓其他星球吗?或者稍微简单一点,至少可以发送一些太空探测器到其他星球去看看外面的世界?

从技术上讲,星际旅行和探索确实是可能的。至少没有物理定律直接否认这种可能性,但是“可能实现”并不意味着“容易实现”。也许我们永远不会看到这一天的到来,更不用说在本世纪末之前了。简而言之,星际旅行是一个棘手的难题。

飞往外太空

要发射阿德阿斯特拉,首先必须有足够的耐心。我们已经发射了几个在逃逸轨道上飞行的探测器,这意味着它们的目标是飞出太阳系,在这一生中永远不会返回。

美国宇航局的先锋号、航海家号和新视野号任务都是这样的,他们已经开始了漫长的旅程。如果太阳系边界被定义为星系中背景粒子和尘埃的密度超过太阳风的极限,旅行者号现在应该已经离开太阳系了。

好消息是我们已经有一个星际空间探测器在运行。但是坏消息是他们不能在短时间内到达任何目的地。

每个探测器的速度大约是每小时几十万公里,听起来很快,但事实并非如此。他们没有瞄准特定的恒星,因为他们的任务最初是探索太阳系中的行星。假设他们的目标是离地球最近的半人马座比邻星,大约需要80,000年才能完成这个大约4光年长的旅程。

美国宇航局当然没有准备这么大的预算,这些探测器的核电池也不会持续这么长时间。最终,这些探测器会变成无用的金属碎片,嗖嗖地穿过空隙。这种太空垃圾的创造也可以被认为是前所未有的“壮举”,但它显然与我们想象的星际旅行大相径庭。

太空竞赛

为了从星际飞行中获益,探测器必须飞得足够快,至少达到光速的十分之一。因此,飞船只需几十年就能飞到比邻星,返回的图像只需几年就能到达地球。许多人将有机会在有生之年享受生活。如果项目参与者能够被允许“开始和结束”,那不是很好吗?

宇宙飞船需要大量能量才能达到这个速度。我们可以让飞船以燃料的形式携带所需的能量,但是这样,飞船会太重而无法加速到所需的速度。有人用这种模式设计了一艘核动力飞船,并画了一张草图,但这相当于在飞船上携带数十万枚核弹,显然不现实,所以我们必须想其他办法。

也许最好的方法是固定能源,然后在宇宙飞船旅行的时候试着将能源输送到飞船上。这可以通过激光来实现,因为辐射非常适合于将能量从一个地方转移到另一个地方,特别是远距离传输,然后这些能量将被航天器捕获,推动它前进。

这是“卫星摄影突破”项目的基本原则。该项目的目标是设计一个能在几十年内到达邻近恒星的航天器。简而言之,该项目计划在航天器上安装一个反射率极高的大型太阳帆,将航天器送入环绕地球的轨道,然后将功率为数百兆瓦的激光束对准航天器,为其提供飞行动力。

问题是,100兆瓦的激光只能推动像书包一样重的物体。因此,假设我们将激光对准宇宙飞船10分钟。为了使宇宙飞船达到十分之一的光速,宇宙飞船的质量必须小于1克,大约和纸夹一样重。

袖珍宇宙飞船

光有一个基本的想法是不够的,但实际操作是最大的挑战。100兆瓦的激光比我们迄今为止生产的激光功率高出许多个数量级,相当于美国所有核电站产生的总功率。

此外,航天器的质量不能超过一克,但它必须“完全装备”照相机、计算机、电源、电路、外壳、天线和轻帆。光帆的反射率必须接近100%,因为即使它只吸收一点点激光辐射,它也会把能量转换成热能。在100兆瓦的激光功率下,转换后的热能会立即熔化航天器,这对航天器来说不是一件好事。

在试图加速到光速的十分之一后,真正的旅程才刚刚开始。在接下来的40年里,这艘小型宇宙飞船将经历来自星际空间的各种测试。它将会受到高速尘埃粒子的冲击。虽然这些粒子很小,但它们跑得很快,所以破坏力惊人。

此外,宇宙中的各种天体都会发出由高能粒子组成的宇宙射线。宇宙飞船一上路,就会受到这些宇宙射线的轰击,这会干扰飞船内部的精确电路。

那么,有可能实现“突破性明星摄影师”项目吗?原则上,这是可能的。如前所述,没有物理定律明确排除这种可能性,但是利用我们现有的技术(或短期内可能出现的新技术),星际旅行将很难甚至不可能实现。我们真的能建造如此小巧轻便的宇宙飞船吗?我们真的能制造如此强大的激光吗?这样的任务真的能经受住深空环境的挑战吗?

我们不能用简单的“是”或“否”来回答这些问题。真正的问题应该是:我们真的愿意为了发现这些可能性而投入巨额资金吗?