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人类探索外太空的科学设想

2009.02.09

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人类探索外太空的科学设想

 

 

 

    对于派遣载人飞船探索外太空,科学界一直存在着巨大的争议。科学家预测,根据地球生物大灭绝周期,人类最短5100年、最长780万年就要因为某种未知灾难而从地球上消亡,所以,人类必须做到未雨绸缪,寻找可供生存繁衍的天外“第二方舟”。

    

“孤岛”物种常会濒临灭绝,人类必须走出地球

    

    地质史显示,地球历史上的大灭绝事件可说是家常便饭,暴龙只在地球上存在过几百万年,哺乳动物平均也只在地球上繁衍了200万年。

    现代智人的祖先直立人只在地球上繁衍了160万年,而尼安特人只在地球上延续了3035年就走向了灭绝。人类也许已经适应了地球,但从宇宙来说,地球只不过是个微不足道的“孤岛”。根据科学经验,任何局限于孤岛中的物种,很快就会被列入濒危动物的名单中。

    拯救人类走向灭绝的方法之一,就是移民外星球,然而,这不仅要花费天文数字般昂贵的代价,同时科学家也无法预知,在人类有能力移民外星球前,是否已经会先遭遇不可预测的大灾难,导致大灭绝。

    有一件事可以肯定,那就是50亿年后,太阳将变成一颗红巨星,即使太阳到时不会吞没地球,也会将它烤成焦炭,而人类在此之前,可能就已经会在一场小行星或彗星撞地灾难、一场气候剧变灾难、一场核灾难、甚至在一场病毒暴发中走向毁灭。

    

八移民火星繁衍后代:“600年后就会拥有800万火星人”

    

   即使以780万年计算,780万年的人类寿命相对于还有50亿年的太阳寿命来说也显得太短了,这意味着在太阳将地球海洋彻底煮沸前,人类就可能从地球上消失。所以一些科学家称,人类必须在走向灭绝前,就先在太空中找到可以赖以生存的“第二地球”,让人类种族能在那儿繁衍。

    科学家认为,人类移民外星球的第一步就是移民火星。由于火星拥有重力、太阳能以及生命赖以生存的所有化学物质,所以火星完全可以成为一个能自给自足的人类外星基地。在火星地底下10处生活,可以帮助人类免受宇宙射线和太阳风暴的影响。

    科学家建议,首批火星移民可以由4对夫妇8人组成,而冷冻卵子和冷冻精子可用于在火星上繁殖后代,增加遗传基因的多样性。如果一对火星夫妇拥有4个孩子,那么每隔30年,火星人口就会翻上一倍。600年后,火星上就会拥有800万人口。

    人类前往“第二地球”乘坐目前飞船需要35万年

    天文学家在20084月发现的第二地球“GLIESE581c,是目前太阳系外第一颗和地球相似,并可能拥有良好气候的岩石行星。那么,人类旅行者如何才能前往“第二地球”旅行?

    人类目前最快的“星际”飞船是正飞出太阳系的“航海者一号”。它的速度达到了每秒钟17公里,可即使以这样的速度,也要花35万年才能抵达“GLIESE581c”行星。如果人类乘坐这样的飞船前往“GLIESE581c”,只怕到达那儿后,遗体骨骼都已变成了化石。

    

乘坐1%光速的“太阳帆”,仍然需要2000年时间

    

    美国先锋太空航空公司的工程师们则提出了一种通过“太阳帆”进行星际旅行的设想。太阳的光子可以推动太阳帆前行,它的加速度会越来越高,最后以1%的光速高速飞行,可是,乘坐“太阳帆”抵达第二地球仍然需要2000年的时间。

    美国先锋太空航空公司和火星协会总裁罗伯特·祖伯林承认,人类在未来至少30年时间内,不太可能造出这样的太阳帆,因为在太空中安全展开太阳帆将面临许多挑战。美国行星协会曾在太空测试过两次太阳帆,但都遭遇了失败,尽管他们的太阳帆只有30宽。而如果太阳帆能够运送包括旅客、行李在内的100吨有效载荷,那么这个“太阳帆”必须宽达107公里

    

乘坐“激光帆”只需40年,激光镜头得有1000公里直径

 

    美国航空工程师罗伯特·弗沃德提出,大海中的风能推动帆船航行,同样一道强大的激光柱也能推动太空中的“帆船”航行。在太阳光到达不了的外太空,人类可以选用激光束作动力。“激光帆”的设想是:这个巨大的铝箔“激光帆”将是人类有史以来见过的最大太空帆,驾驶员座舱位于“激光帆”的中间,人类可在地球轨道或月球表面上建成一个强大的激光源,“激光帆”飞船需要经过数年的激光推动,才能抵达它的最高巡航速度——50%光速,那么人类从地球抵达“GLIESE581c”的时间,将可以缩短到40年。

    然而,弗沃德的“激光帆”理论仍然面临许多技术障碍,要使激光始终聚焦到“激光帆”上,这个激光源的太空镜头必须得有l000公里的直径。同时,激光的能量也是个问题,根据弗沃德的估算,这个激光源需要数千万亿瓦特的能量,比世界上所有发电机产生的总能量还要多。

    

飞船如采用“反物质”每秒可行10万公里

 

    要获得这样庞大的能量,科学家也许只能尝试获得反物质的能量了。科学理论认为,当反物质和物质碰撞后,就会互相消灭,同时释放出巨大的能量。这意味着要消灭1公斤重的反物质,就能释放出比1公斤TNT炸药爆炸后强大100亿倍的能量,同样它比核裂变的能量要强大l000倍,比核聚变产生的能量要强大100倍。

    根据NASA研究人员的说法,一个装载l00吨有效载荷的飞船如果以反物质作动力,将可以达到每秒l0万公里。照这个速度,宇航员将可以在60年内抵达“GLIESE581c”。

    然而,反物质很难控制,尽管科学家能在实验室中通过强大的粒子加速器创造反粒子,但目前科学家每年只能产出l0毫微克的反物质,而到达“GLIESE581c”却需要l000吨的反物质。

    

终极疑问:谁愿充当首个有去无回的“星际旅行者”

 

   不过,即使用于“星际旅行”的交通工具问题解决了,“星际旅行”还将面临许多其他的切身问题,譬如“星际宇航员”能否在孤独的太空航行中健康地活上数十年?宇航员又如何克服食物、空气、水、重力缺乏、太空辐射、太空垃圾,甚至心理孤独等问题?

    事实上,即使当所有的安全问题都解决了;最后的问题才是最重要的,谁愿意做第一个“星际飞行者”?谁愿意将一生的时间花费在寂寞的星际航行中?现今的飞船设计理念,包括“激光帆”都根本无法容许飞船在到达“第二地球”后能再次返回,谁愿意坐上这张只有单程票的宇宙飞船离开地球而一去不回呢?

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