目標(biāo)：星際飛行

■ 梁曉鵬

在1966年，當(dāng)《星際旅行：進(jìn)取號(hào)》上映的時(shí)候，科幻系列在找尋自身的空間和時(shí)間空檔方面遇了到難題。

幾十年后，新一代銀河探索者掀起一股類(lèi)似的熱情，幻想去尋找新世界和新文明，想到太空船以前都沒(méi)有去過(guò)的地方：遙遠(yuǎn)的恒星及其周?chē)男行恰?/p>

毫無(wú)疑問(wèn)，我們的行星以外還有別的世界，但是即使你把油門(mén)加到最大，找到一條去其他星球的快速通道也不是那么容易。

遙遠(yuǎn)的距離

為防止迷路，第一個(gè)星際探測(cè)器已經(jīng)上路?！跋蠕h”號(hào)與“旅行者”號(hào)航天器已向星際空間邁進(jìn)，但它們的目標(biāo)并不是附近的星球，而且它們?nèi)狈φ嬲男请H探測(cè)器所要求的動(dòng)力源及通訊裝置。

位于美國(guó)伊利諾斯西芝加哥的Hbar技術(shù)有限責(zé)任公司創(chuàng)建人之一及高官史蒂芬·豪指出，人人都知道宇宙浩渺無(wú)際，不一定非是火箭專(zhuān)家或天文學(xué)家。比如說(shuō)，美國(guó)航空航天局的“旅行者1”號(hào)是人類(lèi)制造的離開(kāi)地球最遙遠(yuǎn)的物體，距離太陽(yáng)大約90天文單位（2004年的數(shù)據(jù)）?！奥眯姓?”號(hào)1977年發(fā)射升空，目前的速度大約是每年3.6天文單位。相較之下，太陽(yáng)系外圍的柯伊伯帶地球大約200天文單位，奧爾特云約10000天文單位，而最近的恒星在260000天文單位之外。

豪認(rèn)為，當(dāng)今的任何技術(shù)都需要某種奇跡，才能在合理的時(shí)間內(nèi)把探測(cè)器發(fā)送到另一個(gè)目標(biāo)星球。因此，研制極小載荷和超輕型推動(dòng)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

我們知道，現(xiàn)在可能使太空旅行成為現(xiàn)實(shí)的推動(dòng)技術(shù)只能是核聚變與反物質(zhì)。核聚變是個(gè)不可捉摸的東西；而反物質(zhì)技術(shù)仍處于起始階段，但是發(fā)展非常迅速，在未來(lái)的幾十年時(shí)間里，它會(huì)像激光一樣產(chǎn)生巨大的影響力。

技術(shù)障礙

人類(lèi)文明時(shí)期可以通過(guò)觀察他們控制的能源強(qiáng)度得到簡(jiǎn)單的界定：石器時(shí)代是柴火；青銅器時(shí)代有了煤；工業(yè)時(shí)代有了汽油；現(xiàn)在臨近核的時(shí)代。我們必須有接受挑戰(zhàn)的毅力，否則就會(huì)后退。

豪和Hbar技術(shù)有限責(zé)任公司正在評(píng)估反物質(zhì)驅(qū)動(dòng)飛行這個(gè)概念。這項(xiàng)工作由美國(guó)航空航天局尖端概念研究所贊助，該研究所屬于大學(xué)太空研究協(xié)會(huì)的一個(gè)機(jī)構(gòu)。

這個(gè)項(xiàng)目的最終目標(biāo)，是確認(rèn)將輕量?jī)x器包發(fā)射到另一個(gè)恒星系的技術(shù)障礙。第一個(gè)階段的任務(wù)要求不太苛刻：10年內(nèi)將探測(cè)器發(fā)送到柯伊伯帶。

就目前現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)看，這項(xiàng)任務(wù)仍然超出了美國(guó)航空航天局和其他機(jī)構(gòu)的能力。然而，該公司目前的工作表明，用30毫克的反氫可以將一個(gè)小儀器在10年內(nèi)發(fā)送到距離250天文單位的地方。

這多么的反物質(zhì)以美國(guó)現(xiàn)有的加速器技術(shù)來(lái)看，是未來(lái)40年內(nèi)潛在的上市產(chǎn)品。據(jù)粗算，類(lèi)似的探測(cè)器可以用40年的時(shí)間到達(dá)鄰近的三星系統(tǒng)——半人馬座。

前方的路標(biāo)

要把飛行器運(yùn)送到其他星球上去，路線(xiàn)圖是至關(guān)重要的，漫無(wú)目標(biāo)地穿越時(shí)空的巨大鴻溝是不可取的。因此，科學(xué)家正在通過(guò)多種方式繪制一張星際探尋地圖。

有了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡這樣的歷史奇跡以及近期升空的低頻射電望遠(yuǎn)鏡裝置，加上地面上的天文臺(tái)，人類(lèi)正在把圍繞其他恒星運(yùn)行的行星系統(tǒng)的真實(shí)圖像拼接起來(lái)。未來(lái)的空中艦隊(duì)將會(huì)攜手尋找含有類(lèi)似地球的行星的恒星系。

美國(guó)航空航天局于2007年啟動(dòng)的“開(kāi)普勒”任務(wù)，旨在確定大量光譜類(lèi)恒星的可居住區(qū)及其附近行星的頻率?！伴_(kāi)普勒”專(zhuān)用于持續(xù)觀測(cè)包含100000個(gè)恒星的太空區(qū)域，如果有地球大小的行星穿越，它將會(huì)非常警覺(jué)。

在隨后的幾年中，地球人類(lèi)將會(huì)把越來(lái)越強(qiáng)大、越來(lái)越難建造的天文硬件送入太空。

渴望的期盼

美國(guó)航空航天局于2009年發(fā)射了太空干涉測(cè)量任務(wù)（SIM），其目標(biāo)是將先前觀察到的恒星位置和距離精確度提高數(shù)百倍。有了這種精確度，SIM才能尋找環(huán)軌運(yùn)行的行星導(dǎo)致的附近恒星在位置或天體測(cè)量上的偏移。在有些情況下，小如地球的行星應(yīng)該能被發(fā)現(xiàn)。

SIM獲得的數(shù)據(jù)將會(huì)幫助人們確定美國(guó)航空航天局“類(lèi)地行星發(fā)現(xiàn)者”的目標(biāo)?！邦?lèi)地行星發(fā)現(xiàn)者”預(yù)計(jì)在2012年—2015之間發(fā)射，它將能夠發(fā)現(xiàn)45光年以外圍繞多至150個(gè)恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的類(lèi)地球行星并探測(cè)其特征?！邦?lèi)地行星發(fā)現(xiàn)者”將通過(guò)5年的觀察來(lái)發(fā)現(xiàn)可居住或已居住行星的大氣信號(hào)。

歐洲航天局也已經(jīng)選定被稱(chēng)為“達(dá)爾文”的紅外太空干涉儀來(lái)執(zhí)行“地平線(xiàn)2000計(jì)劃”?！斑_(dá)爾文”的發(fā)射日期預(yù)計(jì)在2014年—2015年間，將根據(jù)在此之前的經(jīng)費(fèi)和科研情況而定。按照目前的情況預(yù)測(cè)，“達(dá)爾文”將使用一組六臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡，目的是尋找類(lèi)似地球行星上的生命跡象。

不需要：曲速引擎與超空間轉(zhuǎn)移

真正的星際之旅非常困難，它不同于稍許離開(kāi)太陽(yáng)系的“星際先驅(qū)”，但是通過(guò)利用我們目前所知的物理學(xué)是可以實(shí)現(xiàn)的。還有一個(gè)好消息：這不需要曲速引擎和超空間轉(zhuǎn)移！

以上是一位名叫喬丹·凱爾的高級(jí)空間系統(tǒng)技術(shù)顧問(wèn)的觀點(diǎn)，該系統(tǒng)坐落于華盛頓州的西雅圖。他認(rèn)為，根本問(wèn)題在于，要在合理的時(shí)間內(nèi)到達(dá)外星球需要相當(dāng)高的速度，相應(yīng)地也要巨大的能量。

怎樣才算是“合理的時(shí)間”，各人觀點(diǎn)不同。凱爾認(rèn)為，如果你愿意用1000年的時(shí)間旅行幾光年，一般的核裂變能源和離子推動(dòng)器都能夠幫助你實(shí)現(xiàn)。給出一個(gè)足夠充分的理由，比如說(shuō)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)會(huì)在2100年1月1日爆炸，那我們現(xiàn)在就可以開(kāi)始建造星際飛船了。

凱爾說(shuō)，反物質(zhì)雖然能夠提供足夠的能量加速星際旅行，但是其造價(jià)貴得令人難以置信，而且我們還不知道如何儲(chǔ)存并且有效地利用它做推進(jìn)。噴射推進(jìn)式炸彈

星際旅行最美好的前景看來(lái)得依靠太空飛船外的能源，其中的一個(gè)方法是在行進(jìn)過(guò)程中收集推進(jìn)物。不幸的是，收集星際氫氣似乎不可行，因?yàn)樗臐舛炔粔颉Ｈ祟?lèi)設(shè)計(jì)磁性大鏟的實(shí)踐表明，在飛行中收集氫氣是非常困難的。事實(shí)上，磁性大鏟用來(lái)做減速拉閘要比做加速推動(dòng)效果好。

凱爾已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)星際推動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將一長(zhǎng)串聚變?nèi)剂闲∏蛱崆爸糜诩铀佘壍郎希瑸轱w船提供能量和反應(yīng)堆。讓固定的小球碰撞飛船攜帶的類(lèi)似小球，利用沖擊引發(fā)的聚變反應(yīng)來(lái)推動(dòng)飛船。飛船與第二次世界大戰(zhàn)時(shí)的V形飛彈類(lèi)似，利用一連串密集的爆炸來(lái)推進(jìn)，爆炸速度之快，聽(tīng)起來(lái)像不間斷的嗡嗡聲。

但是，星際推動(dòng)的最佳辦法似乎是利用射線(xiàn)動(dòng)力，即利用激光束或是微波束來(lái)加速反射性的帆束達(dá)到高速。凱爾的帆束設(shè)計(jì)由一連串小帆組成，這些帆將動(dòng)力從激光加速器傳送到飛船，在其末端可用磁拉閘來(lái)減速。

這是一個(gè)巨大的工程：用帆束將一個(gè)1噸重的探測(cè)器發(fā)射到另外一個(gè)星球上得好些年，并且還需要10萬(wàn)億瓦特的激光能量。

但是，在這一工程中不需要用到任何新的物理知識(shí)，所要求的技術(shù)也只是從我們所知道的進(jìn)行研究，估計(jì)再過(guò)二三十年可以開(kāi)始建造帆束，到2050年就可以發(fā)射探測(cè)器了。

一夜之間的成功

多數(shù)人都沒(méi)有意識(shí)到星際飛行有多大的野心：到半人馬座的距離4.3光年，這大約相當(dāng)于地球到月球距離的1億倍。

萊蒙德·哈爾雅德是美國(guó)得克薩斯州休斯敦聯(lián)合太空聯(lián)盟的設(shè)計(jì)師、火箭動(dòng)力工程師，已在美國(guó)航空航天局位于休斯敦的約翰森太空中心干了很多年，致力于從“阿波羅”任務(wù)到土星探測(cè)器的五個(gè)助推發(fā)動(dòng)機(jī)以及航天飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的研究。目前，他正在獨(dú)立研究慣性約束核聚變推動(dòng)問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，飛越半人馬座的最佳設(shè)計(jì)的終端速率是光速的1/10，飛行耗時(shí)50年，研究所需經(jīng)費(fèi)大約1000億美元，相當(dāng)于當(dāng)年“阿波羅”計(jì)劃的標(biāo)價(jià)。因此，研究能否如期進(jìn)行，還要看經(jīng)費(fèi)能不能得到落實(shí)。目前有好幾位專(zhuān)家在自己的車(chē)間里用微薄的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行著研究，不過(guò)很難說(shuō)會(huì)不會(huì)像萊特兄弟設(shè)計(jì)飛機(jī)那樣，有人會(huì)一夜之間一舉成名！

盡管哈爾雅德本人對(duì)推動(dòng)力物理學(xué)方面的突破并非十拿九穩(wěn)，但他認(rèn)為可能性是有的。他認(rèn)為，在這個(gè)領(lǐng)域搞這種事就像買(mǎi)彩票一樣，花點(diǎn)錢(qián)試探一下還是值得的。

新物理學(xué)

如果時(shí)間充足，再加上辛勤努力，無(wú)須助推力的空間旅行或更奇異的助推動(dòng)力系統(tǒng)也許會(huì)向人類(lèi)打開(kāi)探索宇宙的大門(mén)。

人類(lèi)目前所擁有的利用化學(xué)燃料作為推動(dòng)力的火箭，是不可能在太空中逗留的。沒(méi)有反物質(zhì)做能源，即使是到最近的星球，它所需要的時(shí)間對(duì)于載人飛船來(lái)說(shuō)都是不可行的。

傳統(tǒng)的化學(xué)或核動(dòng)力火箭解決不了載人的太空飛行這一課題。即使是用反物質(zhì)做能源，也只能將我們帶到最近的星球上去，就像目前的化學(xué)燃料火箭只能把我們送到火星上那樣。

如果有足夠的能源，核動(dòng)力火箭可以在30年內(nèi)讓我們展開(kāi)對(duì)自己太陽(yáng)系的探索。

然而，我們需要的火箭是能夠循環(huán)利用推動(dòng)力的，也即一般所說(shuō)的無(wú)推動(dòng)力或場(chǎng)推動(dòng)力。這就要求我們用超越標(biāo)準(zhǔn)牛頓物理學(xué)的理念去理解物理，這種新型的物理要求我們對(duì)宇宙有一個(gè)新的理解，可以讓我們操控時(shí)空以使場(chǎng)推動(dòng)成為可能，使星際迷航似的扭曲氣泡可以實(shí)現(xiàn)。

多數(shù)物理學(xué)家在面臨這個(gè)問(wèn)題時(shí)都竭力反對(duì)；然而也有持贊同觀點(diǎn)的，他們認(rèn)為這種推動(dòng)概念用不了多久就不再是科幻了。

邊界的突破

身為天文學(xué)家和作家的格里高利·馬特洛夫說(shuō)，他認(rèn)為人類(lèi)首次的恒星際飛行不會(huì)是個(gè)人冒險(xiǎn)。他說(shuō)，得克薩斯州休斯敦的“協(xié)同面對(duì)”研究小組，現(xiàn)在正加緊研制攜帶人類(lèi)基因材料的太陽(yáng)帆太空飛船。

馬特洛夫透露，美國(guó)航空航天局計(jì)劃在2020年之前發(fā)射一次攜帶科學(xué)載荷的星際帆以探索太陽(yáng)風(fēng)層頂（太陽(yáng)風(fēng)層頂是太陽(yáng)系和星際空間的界限）。在速度上，這將比“協(xié)同面對(duì)”小組的太陽(yáng)帆快得多，能夠在7000年前后到達(dá)距離我們最近的恒星。

星際門(mén)檻

據(jù)馬特洛夫說(shuō)，在22世紀(jì)之前，核動(dòng)力與太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)力應(yīng)該都能夠達(dá)到其星際潛力。如果飛船采用這種推動(dòng)力，它可在1000年內(nèi)到達(dá)半人馬座。

新形式的星際推動(dòng)力將有希望縮短旅行時(shí)間?，F(xiàn)在，我們能夠現(xiàn)實(shí)地談?wù)撓喈?dāng)于一個(gè)人類(lèi)文明長(zhǎng)度的星際運(yùn)載時(shí)間，但是，如果我們能夠?qū)⒋藭r(shí)間縮短到一個(gè)人的壽命或者更短，那就更好了。盡管機(jī)器人不在意它們的飛行時(shí)間很長(zhǎng)，可是在家等待數(shù)據(jù)的人可能會(huì)失去興趣。乘坐時(shí)代飛船的人在到達(dá)目的地的時(shí)候，可能就已經(jīng)忘記他們的目標(biāo)了。

在這里還有一個(gè)問(wèn)題，那就是如果我們的搜尋沒(méi)能發(fā)現(xiàn)類(lèi)似地球的世界，星際擴(kuò)張的目標(biāo)就會(huì)失去動(dòng)力。這是因?yàn)?，如果我們能夠在幾年之?nèi)花費(fèi)較低的成本到達(dá)太陽(yáng)系內(nèi)的一個(gè)類(lèi)似世界，為什么還要花幾十年或者幾百年來(lái)占領(lǐng)一顆彗星、類(lèi)星體或環(huán)繞半人馬座的類(lèi)火星世界呢？可是，如果我們?cè)谛请H門(mén)檻上的搜尋找到了其他“地球”，那么意義就截然不同了。

向星球前進(jìn)

尖端太空系統(tǒng)設(shè)計(jì)師喬丁·凱爾認(rèn)為，“機(jī)器人第一”法可能是正確的行動(dòng)計(jì)劃。

他認(rèn)為，要將人類(lèi)送到其他星球上的唯一方法就是讓機(jī)器人先行，找到我們能夠居住的行星；然后，如果有人愿意碰碰運(yùn)氣，開(kāi)始幾個(gè)世紀(jì)的旅程，這樣一來(lái)他們的后代就會(huì)有自己的世界；如果我們已經(jīng)有人居住在擁有封閉生態(tài)環(huán)境的太空殖民地或太空旅館，再將核動(dòng)力工廠和離子驅(qū)動(dòng)考慮進(jìn)去，之后前往其他星球就算不了什么了。

當(dāng)然，還有另外一種途徑將人類(lèi)送往其他星球：不是輸送他們的實(shí)體，而是通過(guò)激光束把他們作為信息發(fā)送出去。

首先把你的“大腦”下載到電腦里，然后發(fā)送一份拷貝電郵到半人馬座，預(yù)先設(shè)置在那里的納米機(jī)器人會(huì)為你組裝一個(gè)新的軀體。這樣的話(huà)，你甚至注意不到4.3年的運(yùn)送過(guò)程。當(dāng)然啦，如果郵件被退回，那你就麻煩大了。