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暢遊銀河系,我們離這個目標還有多遠?

旅行者1號於1977年發射升空,從地球開始一路向著銀河系中心飛行,近距離觀測了木星、土星,於2012年到達柯伊伯帶,柯伊伯帶距離地球50到500個天文單位,距離最遠可以到750億公里之外,而旅行者1號剛飛過了大約200億公里,而太陽系的直徑據推算有1光年,約9500萬億公里,需要4、5萬年才能真正飛出太陽系。而旅行者1號可能在2025年之後就無法供應任何單一儀器,成為一個沒有任何功能的「天體」。

從地球到火星要300至500天不等的軌道飛行,這個時間不長,好歹一個人的一生中可以進行好多好多次,但如果是前往太陽系邊緣,甚至進入星際飛行,那麼別說是500天了,告訴你,5萬年才是起步價。

人類目前的科技發展,在我們看來已經十分迅速,各種電子設備更新換代十分迅速,但實際上受限於觀測設備的限制,一些現象並不能很好地觀察,也有一些設想,因為科技實力不足而無法實現菜葉網。1969年美國登陸了月球,接下來的三四年美國一共成功登陸月球6次,但卻花費了巨大的物資,最終不得不停止。即便是四十多年後的今天,登陸月球也還不是一件輕鬆的事情。

到達遙遠恆星的能力將使天文學從一門觀測科學轉變成一門實驗科學。但到達恆星所涉及的問題大多,是極其困難的。

人類要想進行宇宙間星際航行的話,理論上有三種方式,一種是常規的宇宙旅行,就是靠發動機來推動飛船,隨著發動機的進步,人類星際旅行的速度會越來越快,設想中的有可能用於未來恆星際航行的推進系統的有:

①脈動式核聚變發動機:把核燃料做成很多細小的顆粒──「微型氫彈」,用激光或粒子束加熱到極高溫度,引起微型氫彈爆炸,產生衝擊波和粒子流,使其向一定方向噴射,產生反作用推力。逐個點燃「微型氫彈」可獲得脈動式的持續推力。

②星際衝壓式發動機:在恆星際航天器前面裝一個巨大的收集器,在航行中不斷吸入星際空間的氫,利用氫的同位素氘為核聚變發動機提供燃料。但是這樣的收集器據計算直徑將達到數千公里菜葉網。有人設想在航天器前面造成一個大範圍的人工磁場,形成無形的收集器,用磁力線捕獲星際空間的氫離子。

③光子火箭發動機:根據著名的愛因斯坦質能公式:能量=質量×光速^2,利用物質和反物質相互作用,其質量全部湮滅而轉化為光能。使質子與反質子在發動機中進行反應產生光子流,光子流以光的速度從火箭噴管噴出,產生反作用力,推動火箭前進,這就是光子火箭原理。

但是根據廣義相對論來看,這種方式之下的航行,永遠不可能超過光速。

到今天為止還有沒有能夠到達恆星的飛船推進系統,化學能源用於宇宙飛船上,是不可能有足夠的動力以提供星際旅行所需的推進力。

還有就是蟲洞穿越和曲速飛行,理論上都是可以超越光速的航行方法,不過這兩種方式其實都已不是在速度上下功夫,而是跳出了追求速度的範疇,而在時間和空間上打主意了菜葉網,就是說蟲洞穿越和曲速飛行玩兒的已不是速度,而是時空。但是蟲洞到今天還只是一個猜想假設,並沒有任何觀測證實蟲洞的存在。

在休斯頓召開的「百年星艦」恆星際航行計劃中,來自世界各研究機構的科學家、工程師、哲學家、心理學家以及其他領域的人士共同討論了人類在進行恆星際探索時所面對的問題,指出該計劃面臨的最大困難並非技術限制,而是人類本身。

在過去的二十年,合成生物學、化學技術(設計、工程和生命系統技術)的進步使得我們可以打造出包括氣流、土壤和水環境等生物圈的基礎架構。傳統意義上,人體可以看做一個離散的結構菜葉網,通過近年來遺傳分析和微生物的發現,我們的基因組中混雜著細菌和病毒的遺傳信息,我們身體中90%的細胞都與細菌有關,而且人體中存在大約三公斤的細菌細胞,它們幫助我們消化食物,參與免疫系統等。

因此在進行恆星際空間飛行的旅程中,飛船上的人類社會和自然生態系統需要實現可持續的發展 ,比如水環境的循環,通過吸收輻射和熱量再導入微生物的生態群落中。人類在進行長距離的星際航行需要面對資源、環境以及飛船社會結構等諸多問題,所有的一切都在以維持飛船上宇航員的生命為目的菜葉網,由此生命維持系統、甚至是在飛船上延續人類後代的技術都顯得至關重要。


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