我們已經陸陸續續發現了大量系外行星,其中有不少條件和地球稱得上很接近,看上去適宜生命存在,相信也有不少人希望能盡快前去一探究竟,但是夢想歸 夢想,考慮到漫長星際旅行需要耗費的極大能量和極長時間,真的很讓人沮喪。科幻小說中的超光速飛船虛無縹緲,可預見的未來裡我們仍會被侷限在基於牛頓物理 原理的「作用-反作用」引擎上,而在這個層面上,不管採用何種推進方式,核聚變、反物質甚至黑洞借力,飛船本身都必須攜帶大量的燃料,從而極大地增加飛船 自身重量,讓加速和減速時耗費的能量也隨之猛漲。
那麼能不能不帶燃料出發呢?比如在地球附近製造出大量的能量,並將能量束瞄準飛行中的飛船,推動其前進,就像在花園裡用澆花的軟管沖刷樹葉,而樹葉就代表著輕便的飛船。微波科學公司的James Benford就認為:「這是唯一一種不存在物理學障礙的恆星際飛行模式。」
其實這也不是什麼新鮮理論了,物理學家Robert Forward在上世紀80年代中期就想出了這個點子,後來還發展出了用激光反向減速的補充方案,以便在旅行結束時停靠。
這種理論轉化為實際的難度可想而知,但是已經有人在這麼做了,Benford就正在自己的實驗室裡對此方案進行基本的測試研究。
實驗結果顯示,採用寬闊的圓錐形「船帆」似乎是效果最好的,當然船帆以及飛船本身都必須使用質量極輕的材料製作,比如納米碳管、石墨烯、鈹等等,而且能夠長時間經受來自能量束的1000℃以上的高溫炙烤,還必須具備極好的反射性能,避免能量浪費。
用於發射超級能量束的發射器被設想成巨型天線,自然耗資驚人。Benford估算,如果要建造一個能夠發射卡車大小載荷能量束的發射裝置,得需要大約180萬億美元,並且每次任務都得再花5000億美元。
這些數字看上去很驚人,不過相比於建造一艘自行推進的恆星際飛船,根本就是小菜一碟。
Benford表示,我們一開始不必急於將這種技術用於星際旅行,可以先在太陽系內測試,比如為在火星上執行任務的宇航員送去補給物資。這些物資在被「射出」之後,飛行速度可以達到每小時160萬公里左右,不到兩個星期就能到達火星,然後使用激光或者大氣減速系統進入火星軌道即可。
Benford估計,如果想向距離地球約1光年的奧爾特云發射探測器,需要建造一台2400億瓦特功率、直徑為3公里以上的發射天線,耗資約為 1440億美元。可以發射的載荷重量約為70公斤,其中一半是翼展800多米長的「船帆」。發射5小時內後的時速就可達22萬公里。
如果想把幾噸重的星際飛船以1/10光速的速度發射到距離我們最近的半人馬座α星,發射天線的功率需要300萬億瓦特,直徑也接近100公里,這相當於全球每天耗電量的20倍。另一個問題時,飛船的加速度也將達到50個G,因此除非發明了有效的緩衝技術,人在裡邊會瞬間變成肉餅。
即便不能親自前往,或許我們也可以向其它的宇宙文明發送地球生物的DNA樣本,然後……三體人就能在他們的星球上重建一個地球動物園了,甚至可以發去人類自己的DNA,再由外星文明還原。
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