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异星旅程 章节目录 第110章 火箭推进可以飞出太阳系吗(第1页/共3页)


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    以前我经常看到一个问题:人类到底能否飞出太阳系?大家为此争论不休。其实,通过一些简单的计算就能回答很多问题。

    首要的前提就是“不计成本”,因为考虑成本的情况下,人类到达的最远地方不过40万公里,踏足火星都还遥遥无期。当然,“不计成本”不代表要什么有什么,而是说如果全人类都把飞出太阳系当成头等大事来做,就像阿波罗登月那样。

    让我们先从最基本的探测器说起。目前正在飞出太阳系的探测器包括两个先锋号,两个旅行者号,一个新视野号。它们目前的速度在20km/s左右,虽然速度还会降低,但下降得已经很缓慢了,而且要考虑到这些探测器设计的首要目标都不是尽快飞出太阳系,而是探索行星和卫星。可以认为,以目前技术,20km/s的速度可以轻易达到。那么以这个速度要多长时间才能探索外世界呢?

    比邻星离我们4光年,飞到那里需要6万年。而且比邻星是一颗红矮星,还和另外两颗恒星组成三合星,不适合人类生存。我们还得把目光放远点。太阳周围12.5光年内,一共有33颗恒星,其中有一些和太阳类似。那么飞船要多久才能飞12.5光年呢?18.7万年。是不是已经泄气了?别急。

    20km/s的速度的确太慢,不适合去外世界,但人类现有的技术就可以达到远比它快的速度。比如离子喷射引擎,它的比冲比氢氧引擎高10倍,而且还有提升空间。虽然离子引擎的动量极小,只能吹动一张纸,但并不表示它不能做大。离子引擎的主要问题是能量来源,如果采用核裂变反应堆的话,那么离子引擎推动的探测器有望达到1000km/s的速度。这还仅仅是利用现有的,已经应用过的技术(包括太空核裂变反应堆,有怀疑的请搜索苏联的核卫星)。

    那么以这个速度能飞到哪里呢?很遗憾,时间还是很吓人的:需要1200年飞到比邻星,3700年飞到12光年以内的任意星系,3000万年飞到银河系的任何角落!

    很失望对吧?“有生之年是没希望看到了”。的确如此。但人类作为一个整体呢?智人是很年轻的物种,诞生至今不过20万年。而包括猴,猿和人的灵长目存在了4000万年。而鸟类已经存在了1亿年,恐龙称霸地球超过1亿年。从这个角度来看,如果人类能够持续维持的话,那么扩散到银河系的所有角落是没有任何问题的。

    当然,人们还是希望能更快探索外世界。接下来就要运用一点设想了。一个问题:假如飞船持续以一倍重力加速度加速,那么多久可以加速到0.1倍光速?答案是300万秒,大约35天,也就是1个月。没想到吧,一个月时间就可以加速到3万公里每秒了。这个速度下相对论效应依旧微乎其微,可以放心地采用简单的牛顿公式。

    那么问题来了:1飞船能飞这么快吗?2以这个速度要多久才能到达别的星系?

    第一个问题的答案是:能,不过需要一些技术革新。化石燃料是不用想了,前面说的核裂变,还有激光,太阳帆等也没戏。唯一的可能是核聚变。利用核聚变产生极高速度的射流,从而持续推进太空船。和大家想象得相反,核聚变推进的难度其实低于核聚变发电,因为并不需要长久控制上亿度的等离子体,就让它高速喷出去就行。要解决的问题是如何不断引燃核聚变,因为核聚变是不可自持的。但这些还是属于技术问题,虽然我不敢打保票说一定能解决,但是在不计成本的情况下,成功的可能性很大。

    那么以0.1c(0.1倍光速)需要多久到达别的星系呢?这是非常简单的数学题,大家很容易就能算出来:40年到达比邻星,120年到达附近33颗恒星的任意一颗,100万年到达银河系的任何角落。

    同样,“有生之年是没希望看到了”,但对于人类来说,这个意义很重大。8亿年后,当太阳热到蒸干地球上所有水分时,人类需要严肃地考虑离开地球,如果那时还有人类的话。以0.1c的速度,可以在数十颗恒星里选一颗,并用百余年的时间到达。然后用百余年的时间殖民这个星球,然后再次出发。在200万年内,人类将会到达银河系的每个角落,并在所有可殖民的星球殖民。200万年时间并不长,人类制造第一把石器就是在250万年前。也就是说,人类花了200万年制造石斧,再用200万年征服银河系。

    由此可见,以现有的科学,略微超越现有的技术,外加全球人类不计成本的投入,人类就有可能在百年内探索别的星系,并在数百万年内殖民整个银河系。从单个人的角度,这时间显然是长得不可思议,但从人类物种的角度,这个时间很短暂。从地球的角度,这根本就是一瞬间。

    那么问题来了,从统计角度,人类显然不会是银河系第一个智慧生物,也没理由认为所有智慧生物和人类在同一时间诞生。既然用200万年或3000万年(后者完全用现有技术就能达到)就能殖民整个银河系,那为什么我们没看到外星人?难道外世界文明只能发展几千年或几万年,在向宇宙扩散前就自行灭亡了?
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