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  • 1 # 深度科幻

    這幾乎是一個沒有懸念的問題,人類肯定能實現星際旅行!但由於相對論的原因,星際旅行實際可能跟我們想象的完全不同。

    第一個問題:以人類現在的科技手段如何實現太空遠行?

    因為銀河系大部分恆星的距離都在4-6光年之間,所以理論上人類的宇宙飛船隻要能達到光速的1%——10%,再加上一些必要的配套技術,諸如:冬眠技術、生態迴圈機技術等,就能實現跨恆星際航行。但這個速度還只能進行短距離的太空航行,也不可能攜帶大量的人口,因為在航行途中很難及時獲得補給,冬眠技術和生態迴圈技術本身也具有很大的侷限性。因此人類要想任意遨遊太空,只能以接近光速的速度航行。但以人類現行的推進技術都不可能滿足這個條件,所以人類要想進行星際旅行必須尋找新的推進方式。

    推進方式和能量源其實是兩個概念,根據推進原理,推進燃料的噴射速度實際決定了飛船最終可能達到的最高速度,目前人類現在的使用、開發和概念中推進方式主要有以下三種。

    首先,化學火箭可以排除:因為化學火箭燃料的噴射速度最大隻能達到每秒10-20千米左右,這也決定了使用化學火箭推進的飛船最大的速度只能達到這個速度。

    其次,等離子驅動也可以排除:等離子火箭也就是所謂的工質飛船,它的噴射速度大約在每秒300千米左右,理論上最大隻能將飛船加速至光速千分之一。

    第三、光輻射飛船不是穩定的驅動方式:理論上光輻射驅動能將飛船加速至無限接近光速。霍金生前的突破攝星計劃就希望使用這種技術,據說能將微型奈米探測器加速至光速的20%。但這種驅動方式也有致命的缺陷,比如效率太低,極不穩定,需求條件太過苛刻等,因看似非常誘人,實際很難成為穩定的動力來源。

    第二個問題:以目前人類的技術,透過什麼手段可以將飛船加速至接近光速?

    在目前人造的速度中,只有大型粒子對撞機將一些微觀粒子加速到了光速的99%以上。理論上如果人類能夠將一臺粒子對撞機搬到一艘飛船上,並擁有類似氫核聚變一類穩定的能量來源。透過核聚變產生能量,將一些微觀粒子透過環形或螺旋形管道加速,間歇性或連續性不斷的朝飛船尾部噴出。理論上經過一段的時間的加速,即便是不能將飛船加速至光速的99%以上,只要能跨過70%光速這個時間膨脹的巨大門檻,就會讓人類實現很多難以想象的目標。

    當然要達成這樣的目標不僅要考慮到一些難以克服的工程性問題,還要打破相對論中的某些限制,仍然需要儲備巨大體量的燃料。但從目前來看,這是人類現在唯一可行並可觸控的,能夠最大限度接近光速的推進手段。

    第三個問題:人類為什麼要進行星際旅行?

    這其實是一個最重要的前提條件。如果排除類似《流浪地球》中太陽氦閃這種不可抗拒的天文災難,在正常情況下,我認為人類進行星際“旅行”的可能微乎其微,它不可能成為未來人類文明的主流。也不可能尋找新的定居星球,在宇宙中難道還有比孕育了人類的地球,更適合人類居住或生存的星球嗎?

    所以當人類作為一個種族一旦完全進入太空,擁有了光速航行和跨越星際的能力,最終只會選擇人造的巨型飛船作為自己的棲息地。因為相對於生存環境,只有為人類量身定製的飛船才可能超越孕育人類的地球。

    當然這是一個漸進的過程,期間也不排除一部分人出於個人追求會有其他的選擇,但人類作為一個整體,這無疑是最好和最舒適的選擇。

  • 2 # 漫遊奇妙世界

    “旅行者1號”是人類第一個進入柯伊伯帶的飛行器,而且還是花了35年的時間,按照這個速度到離太陽最近的恆星比鄰星,要16700年……

    人類要想進行星際旅行,首先要解決就是提高飛船速度,或者尋找宇宙空間中的“捷徑”,許多科學家和科幻作品中都提出過許多方法,除開那些特別“玄”的方式(比如說滅霸的空間寶石),理論上存在方式有下面幾種:

    可控核聚變

    這應該現在人類提高星際旅行速度最為現實和靠譜的一個方法,當兩個氘原子聚變成一個氦原子,其靜止質量的百分一會轉化成能量,假設這些能量全部轉化為氦原子的動能,這個氦原子就能達到光速的1/10。如果我們能把氘燃油的聚變能量轉換成飛船的有序運動,我們就能以接近星際旅行的速度提高到光速的1/10。如果我們更聰明點,速度還能更快點。在《三體》中人類太空艦隊的無工質核聚變飛船就能達到光速的1/4.

    反物質引擎

    反物質引擎本質上和可控核聚變沒什麼區別,但正反物質湮滅所釋放的能量卻比核聚變或者核裂變大了幾個數量級。1g反物質和1g正物質發生湮滅所釋放的能量相當於4.28萬噸TNT當量!而帶有64KG鈾的廣島小男孩TNT當量還不足兩萬噸!

    核彈激波推進

    可控核聚變遲遲不能實現,也有一些人想出了比較粗暴和簡單的手法,比如說物理學家弗里曼戴森提出的“核彈激波推進”,他樂觀的估計下,如果在飛船的底部裝上一個直徑20KM的半球型激波吸收器,核彈產生的激波能將飛船加速到光速1/30。

    同樣是《三體》中的“階梯計劃”靈感就來自於此,裡面不斷的在光帆飛船後引爆核彈,最終將載有云天明大腦的飛船加速到了光速的1/10。

    鐳射束和光帆技術

    說到光帆,另一位物理學家羅伯特福沃德還提出了一種:鐳射束和光帆推進系統。在太空或者月球建立一個太陽能鐳射陣列,能產生功率高達7.2萬億瓦的鐳射(大概是全美一年用電量的兩倍),這束鐳射會在一個直徑1000KM的菲涅爾透鏡聚焦到一片直徑100km光帆上,鐳射的光亞會推動光帆和非常向前加速,透過他的計算,可以在80年內達到最近的恆星(太陽除外)比鄰星,而在達到一般路程的時候,飛船的速度能達到光速的1/5。福沃德猜想這種方案在22世紀能實現。

    前幾年霍金提出的“突破攝行計劃”就跟這個方式非常類似,不過計劃中的“奈米飛船”都質量為克級的自動化太空探測器。

    蟲洞

    蟲洞,有被稱為愛因斯坦羅森橋,簡單地說,我們的宇宙不是平坦的,就像一張紙上AB兩點,如果在二維就是直線最近,如果變成三維摺疊一下,這個距離就非常近了。

    “蟲洞”就是連線宇宙遙遠區域間的時空細管,就像《星際穿越》中所講述的,也許我們能夠發現和開啟空間中的第四維度,也許就能發現宇宙中可能存在的“捷徑”了!

    曲率引擎

    在很多科幻電影和小說中最常見的星際旅行方式,大劉的小說《三體》,電影《星際迷航》,上面我們說到我們的宇宙不是平坦的,存在著曲率。“用某種方式把它後面的一部分空間熨平,減小其曲率,那麼飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去,這就是曲率驅動。”曲率驅動不僅可以接近光速,而且還沒有過載,可以說一種非常理想的星際旅行方式了。

    當然,解決了“速度”的問題還是遠遠不夠的,生物科學、人工智慧方面等等方面的重大突破也是不可或缺的!

    也許星際旅行真的很遙遠,但是人類總歸是要走出地球的搖籃,向更廣闊的星辰大海出發!畢竟地球資源有限,死在地球或者死者探索的路上,我會選擇後者!

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