逃離太陽(yáng)系的種種猜想

雖然美國(guó)航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在不久前表示，“旅行者1號(hào)”僅僅駛?cè)胩?yáng)系邊緣，并未進(jìn)入宇宙空間，但大多數(shù)人都認(rèn)定，這臺(tái)已經(jīng)飛行了36年的探測(cè)器，將會(huì)成為首個(gè)跨出太陽(yáng)系的人造物體。

帶上地球還是宇宙飛船？

事實(shí)上，告別太陽(yáng)系是早晚的事。作為一顆黃矮星，太陽(yáng)的壽命大致為100億年。目前它已經(jīng)50億歲，而在50億年之內(nèi)，它核心處的氫將全部耗盡，核反應(yīng)開(kāi)始繼續(xù)由氦聚變成碳、氮、氧等其他元素。最終會(huì)膨脹成一顆直徑擴(kuò)大了100多倍的紅巨星。如果那時(shí)你還在地球上，你將會(huì)看到整個(gè)天空都被太陽(yáng)占滿(mǎn)，海洋將蒸發(fā)變成沙漠……

離開(kāi)太陽(yáng)系的方式，大致有兩種：一是把地球裝上發(fā)動(dòng)機(jī)，讓它向宇宙空間駛?cè)?；二是從地球發(fā)射太空飛船，尋找新的行星，在那里定居。

就目前人類(lèi)對(duì)地球的了解而言，太空飛船的設(shè)想，顯然更為靠譜。雖然地球看起來(lái)?yè)碛型陚涞纳鷳B(tài)系統(tǒng)，但巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)推力，會(huì)使板塊活動(dòng)變得活躍，使冷卻的巖漿，以火山的形式爆發(fā)。含硅少、流動(dòng)性極強(qiáng)的基性巖漿將會(huì)吞噬地表的大多數(shù)植被。

而即便有土壤能夠在熔巖中幸免，離開(kāi)太陽(yáng)后，驟降的溫度也會(huì)讓里面的水分結(jié)成冰晶，這不光宣告了種子的死刑，相當(dāng)一部分微生物和多細(xì)胞動(dòng)物也不能幸免。何況脫離了光合作用，人類(lèi)如何來(lái)獲取酶，產(chǎn)生22億噸谷物，養(yǎng)活70億人，也是難以解決的問(wèn)題。

所以綜合來(lái)看，最先載人飛出太陽(yáng)系的很可能是宇宙飛船。因?yàn)檎业揭粋€(gè)適合居住的星球，總比在廢墟中重建地球的生態(tài)系統(tǒng)要容易得多，要知道整個(gè)銀河系就有1000億顆發(fā)亮的恒星，每一顆附近總會(huì)有幾顆行星。

“開(kāi)普勒-22b”，無(wú)疑是可以提供出想象的那一顆。兩年前參與NASA開(kāi)普勒任務(wù)的科學(xué)家宣布 ，通過(guò)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，他們首次在類(lèi)似太陽(yáng)的恒星周?chē)?，發(fā)現(xiàn)了可能適宜居住的新行星，并將其命名為“開(kāi)普勒-22b”。

速度是王道

假設(shè)“開(kāi)普勒-22b”像地球一樣，擁有陸地、海洋，并通過(guò)大氣來(lái)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的話(huà)，它的平均地表溫度大約是22℃左右。唯一遺憾的是，它距離我們稍遠(yuǎn)，在遠(yuǎn)離太陽(yáng)系的600光年之外。

按照現(xiàn)有的人造航天器中，速度最快的“新視野”號(hào)探測(cè)器（速度大約為15.5千米/秒），飛向600光年以外的“開(kāi)普勒-22b”，大約需要1160萬(wàn)年。而就算是離太陽(yáng)系最近的恒星——半人馬座比鄰星，距離我們也足有4.22光年。

但事實(shí)上，如果我們的速度足夠快，距離便不是問(wèn)題。根據(jù)狹義相對(duì)論的洛倫茲變換公式，如果我們能達(dá)到接近光速99%以上的速度，那么把在地球上的人們作為參照物，雖然確實(shí)需要等上600年，但在飛船內(nèi)，在接近光速的情

況下，這個(gè)距離就會(huì)被縮短為幾年，甚至十幾個(gè)小時(shí)，而且在宇宙的真空環(huán)境下，保持這個(gè)速度，并不需要多余的燃料。

問(wèn)題是，我們?cè)趺茨芙咏馑倌兀?0世紀(jì)50年代末的“獵戶(hù)座計(jì)劃”看起來(lái)能給我們提供方向。1958年，美國(guó)政府就開(kāi)始了秘密研制核動(dòng)力飛船的“獵戶(hù)座計(jì)劃”，按照計(jì)劃，這艘飛船有60層樓高，攜帶著數(shù)千枚小型核彈，發(fā)射升空后，每隔10秒鐘，尾部就會(huì)爆炸一顆相當(dāng)于2萬(wàn)噸TNT能量的小型原子彈，根據(jù)計(jì)算，通過(guò)速度累積，“獵戶(hù)座”飛船可以攜帶40名宇航員，100噸設(shè)備和食物，在125天內(nèi)便能在地球與火星間實(shí)現(xiàn)往返。而它的終極速度可以達(dá)到光速的1/10。

眾所周知，雖然技術(shù)上沒(méi)有任何缺陷，這項(xiàng)計(jì)劃還是因?yàn)獒尫懦龅暮溯椛鋲m，會(huì)污染地球而被叫停。但如果到了世界末日那一天，我們是否能已破壞地球的代價(jià)，飛出太陽(yáng)系呢？答案是否定的。

即便我們提前預(yù)定好線(xiàn)路，在飛船經(jīng)過(guò)的線(xiàn)路上，通過(guò)火箭在太空中安置好相應(yīng)大小的核彈頭，當(dāng)飛船經(jīng)過(guò)時(shí)一個(gè)個(gè)爆炸，也很難將速度累積到接近光速。因?yàn)榈厍蛏系暮藦椫饕且揽矿w積突然膨脹產(chǎn)生的沖擊波而產(chǎn)生巨大的破壞力，但在真空環(huán)境中，幾乎不會(huì)產(chǎn)生沖擊波，只會(huì)有一些輻射壓力，而這種輻射壓力，完全可以依靠太陽(yáng)風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，即通過(guò)一面巨大的船帆，來(lái)圍繞著太陽(yáng)，吸收輻射壓力，實(shí)現(xiàn)速度累加。當(dāng)然，這也會(huì)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，一方面因?yàn)閬?lái)自太陽(yáng)的輻射壓力很小，另一方面是因?yàn)槿祟?lèi)對(duì)加速度的承受極限。如果以1個(gè)ɡ的加速作為參考（1ɡ相當(dāng)于是9.8米/秒2的加速度），那么達(dá)到每秒30萬(wàn)千米的光速，就需要飛船圍繞著太陽(yáng)，不停地行駛上1年，這還不算上飛抵目的后要用同樣長(zhǎng)得時(shí)間來(lái)進(jìn)行減速。

海盜式的旅程

于是在這漫長(zhǎng)的時(shí)間里，人類(lèi)如何在飛船里生存，成為了一個(gè)新的問(wèn)題。在理想狀態(tài)下，那時(shí)的飛船將會(huì)有一個(gè)類(lèi)似于地球的微型生態(tài)系統(tǒng)，包括了集約農(nóng)業(yè)區(qū)、居住區(qū)、熱帶雨林、沙漠等等組成部分，就像是美國(guó)人的“生物圈二號(hào)”實(shí)驗(yàn)所嘗試的一樣。

但實(shí)驗(yàn)結(jié)果和島嶼生物地理學(xué)告訴我們，要想在飛船內(nèi)重建封閉的生態(tài)系統(tǒng)幾乎很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵叫〉膷u嶼上生物滅絕的可能性越大，其中重要的原因是小島上支持不了太多的生物個(gè)體，很容易因偶然因素而導(dǎo)致絕滅。

反過(guò)來(lái)說(shuō)，越小的島嶼上，新物種形成的可能性也就越小，因?yàn)闆](méi)有那么多遺傳多樣性，也沒(méi)有那么多新生態(tài)位。除非在未來(lái)，人類(lèi)可以通過(guò)發(fā)達(dá)的自動(dòng)化技術(shù)和生態(tài)學(xué)知識(shí)，完全拋棄自然生態(tài)系統(tǒng)，讓一切物質(zhì)循環(huán)都由機(jī)器來(lái)完成。

當(dāng)然，捷徑也不是沒(méi)有。比如我們可以以開(kāi)放式的生態(tài)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在飛船中的生存。即像太空海盜一樣，派出小型飛船一路航行，一路掠取資源。已知的地外行星大約有百分之一含有水、水蒸氣或冰，假如這類(lèi)“基本物質(zhì)”能夠找到充足來(lái)源，那么我們的海盜只需要自備全套工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系就可以，不用帶上整個(gè)生物圈。

但是這么做的風(fēng)險(xiǎn)是，難以保證掠奪的穩(wěn)定性。所以雖然名為掠取，人類(lèi)還是要具備一個(gè)小規(guī)模的生態(tài)圈和足夠強(qiáng)的物質(zhì)循環(huán)能力。即在行星群之間穿梭往來(lái)，收割資源的同時(shí)，把廢料排放在行星上待其自然循環(huán)。要保證把足夠的物質(zhì)回饋給行星，保證排放的廢料不會(huì)引發(fā)行星本身大氣結(jié)構(gòu)劇變（比如不能把氧氣大規(guī)模排放到還原性大氣中），保證不把持續(xù)危害性的物質(zhì)（比如長(zhǎng)半衰期的核廢料）大規(guī)模排放到行星上，保證不對(duì)某幾顆行星過(guò)度掠奪等等。

于是從這個(gè)角度上講，那顆攜帶著用55種語(yǔ)言錄制的人類(lèi)問(wèn)候語(yǔ)和各類(lèi)音樂(lè)的唱片、已距離太陽(yáng)大約180億千米的“旅行者1號(hào)”，不僅是第一個(gè)，也可能是最為瀟灑地離開(kāi)太陽(yáng)系的人造物體。（steed與Ent_evo亦對(duì)本文有貢獻(xiàn)）

【實(shí)習(xí)編輯】谷 力