目標：星際飛行

■ 梁曉鵬

在1966年，當《星際旅行：進取號》上映的時候，科幻系列在找尋自身的空間和時間空檔方面遇了到難題。

幾十年后，新一代銀河探索者掀起一股類似的熱情，幻想去尋找新世界和新文明，想到太空船以前都沒有去過的地方：遙遠的恒星及其周圍的行星。

毫無疑問，我們的行星以外還有別的世界，但是即使你把油門加到最大，找到一條去其他星球的快速通道也不是那么容易。

遙遠的距離

為防止迷路，第一個星際探測器已經上路。“先鋒”號與“旅行者”號航天器已向星際空間邁進，但它們的目標并不是附近的星球，而且它們缺乏真正的星際探測器所要求的動力源及通訊裝置。

位于美國伊利諾斯西芝加哥的Hbar技術有限責任公司創建人之一及高官史蒂芬·豪指出，人人都知道宇宙浩渺無際，不一定非是火箭專家或天文學家。比如說，美國航空航天局的“旅行者1”號是人類制造的離開地球最遙遠的物體，距離太陽大約90天文單位（2004年的數據）。“旅行者1”號1977年發射升空，目前的速度大約是每年3.6天文單位。相較之下，太陽系外圍的柯伊伯帶地球大約200天文單位，奧爾特云約10000天文單位，而最近的恒星在260000天文單位之外。

豪認為，當今的任何技術都需要某種奇跡，才能在合理的時間內把探測器發送到另一個目標星球。因此，研制極小載荷和超輕型推動系統是至關重要的。

我們知道，現在可能使太空旅行成為現實的推動技術只能是核聚變與反物質。核聚變是個不可捉摸的東西；而反物質技術仍處于起始階段，但是發展非常迅速，在未來的幾十年時間里，它會像激光一樣產生巨大的影響力。

技術障礙

人類文明時期可以通過觀察他們控制的能源強度得到簡單的界定：石器時代是柴火；青銅器時代有了煤；工業時代有了汽油；現在臨近核的時代。我們必須有接受挑戰的毅力，否則就會后退。

豪和Hbar技術有限責任公司正在評估反物質驅動飛行這個概念。這項工作由美國航空航天局尖端概念研究所贊助，該研究所屬于大學太空研究協會的一個機構。

這個項目的最終目標，是確認將輕量儀器包發射到另一個恒星系的技術障礙。第一個階段的任務要求不太苛刻：10年內將探測器發送到柯伊伯帶。

就目前現有的技術來看，這項任務仍然超出了美國航空航天局和其他機構的能力。然而，該公司目前的工作表明，用30毫克的反氫可以將一個小儀器在10年內發送到距離250天文單位的地方。

這多么的反物質以美國現有的加速器技術來看，是未來40年內潛在的上市產品。據粗算，類似的探測器可以用40年的時間到達鄰近的三星系統——半人馬座。

前方的路標

要把飛行器運送到其他星球上去，路線圖是至關重要的，漫無目標地穿越時空的巨大鴻溝是不可取的。因此，科學家正在通過多種方式繪制一張星際探尋地圖。

有了哈勃太空望遠鏡這樣的歷史奇跡以及近期升空的低頻射電望遠鏡裝置，加上地面上的天文臺，人類正在把圍繞其他恒星運行的行星系統的真實圖像拼接起來。未來的空中艦隊將會攜手尋找含有類似地球的行星的恒星系。

美國航空航天局于2007年啟動的“開普勒”任務，旨在確定大量光譜類恒星的可居住區及其附近行星的頻率。“開普勒”專用于持續觀測包含100000個恒星的太空區域，如果有地球大小的行星穿越，它將會非常警覺。

在隨后的幾年中，地球人類將會把越來越強大、越來越難建造的天文硬件送入太空。

渴望的期盼

美國航空航天局于2009年發射了太空干涉測量任務（SIM），其目標是將先前觀察到的恒星位置和距離精確度提高數百倍。有了這種精確度，SIM才能尋找環軌運行的行星導致的附近恒星在位置或天體測量上的偏移。在有些情況下，小如地球的行星應該能被發現。

SIM獲得的數據將會幫助人們確定美國航空航天局“類地行星發現者”的目標。“類地行星發現者”預計在2012年—2015之間發射，它將能夠發現45光年以外圍繞多至150個恒星運轉的類地球行星并探測其特征。“類地行星發現者”將通過5年的觀察來發現可居住或已居住行星的大氣信號。

歐洲航天局也已經選定被稱為“達爾文”的紅外太空干涉儀來執行“地平線2000計劃”。“達爾文”的發射日期預計在2014年—2015年間，將根據在此之前的經費和科研情況而定。按照目前的情況預測，“達爾文”將使用一組六臺太空望遠鏡，目的是尋找類似地球行星上的生命跡象。

不需要：曲速引擎與超空間轉移

真正的星際之旅非常困難，它不同于稍許離開太陽系的“星際先驅”，但是通過利用我們目前所知的物理學是可以實現的。還有一個好消息：這不需要曲速引擎和超空間轉移！

以上是一位名叫喬丹·凱爾的高級空間系統技術顧問的觀點，該系統坐落于華盛頓州的西雅圖。他認為，根本問題在于，要在合理的時間內到達外星球需要相當高的速度，相應地也要巨大的能量。

怎樣才算是“合理的時間”，各人觀點不同。凱爾認為，如果你愿意用1000年的時間旅行幾光年，一般的核裂變能源和離子推動器都能夠幫助你實現。給出一個足夠充分的理由，比如說發現太陽會在2100年1月1日爆炸，那我們現在就可以開始建造星際飛船了。

凱爾說，反物質雖然能夠提供足夠的能量加速星際旅行，但是其造價貴得令人難以置信，而且我們還不知道如何儲存并且有效地利用它做推進。噴射推進式炸彈

星際旅行最美好的前景看來得依靠太空飛船外的能源，其中的一個方法是在行進過程中收集推進物。不幸的是，收集星際氫氣似乎不可行，因為它的濃度不夠。人類設計磁性大鏟的實踐表明，在飛行中收集氫氣是非常困難的。事實上，磁性大鏟用來做減速拉閘要比做加速推動效果好。

凱爾已經設計了一個星際推動系統，該系統將一長串聚變燃料小球提前置于加速軌道上，為飛船提供能量和反應堆。讓固定的小球碰撞飛船攜帶的類似小球，利用沖擊引發的聚變反應來推動飛船。飛船與第二次世界大戰時的V形飛彈類似，利用一連串密集的爆炸來推進，爆炸速度之快，聽起來像不間斷的嗡嗡聲。

但是，星際推動的最佳辦法似乎是利用射線動力，即利用激光束或是微波束來加速反射性的帆束達到高速。凱爾的帆束設計由一連串小帆組成，這些帆將動力從激光加速器傳送到飛船，在其末端可用磁拉閘來減速。

這是一個巨大的工程：用帆束將一個1噸重的探測器發射到另外一個星球上得好些年，并且還需要10萬億瓦特的激光能量。

但是，在這一工程中不需要用到任何新的物理知識，所要求的技術也只是從我們所知道的進行研究，估計再過二三十年可以開始建造帆束，到2050年就可以發射探測器了。

一夜之間的成功

多數人都沒有意識到星際飛行有多大的野心：到半人馬座的距離4.3光年，這大約相當于地球到月球距離的1億倍。

萊蒙德·哈爾雅德是美國得克薩斯州休斯敦聯合太空聯盟的設計師、火箭動力工程師，已在美國航空航天局位于休斯敦的約翰森太空中心干了很多年，致力于從“阿波羅”任務到土星探測器的五個助推發動機以及航天飛機動力系統的研究。目前，他正在獨立研究慣性約束核聚變推動問題。據估計，飛越半人馬座的最佳設計的終端速率是光速的1/10，飛行耗時50年，研究所需經費大約1000億美元，相當于當年“阿波羅”計劃的標價。因此，研究能否如期進行，還要看經費能不能得到落實。目前有好幾位專家在自己的車間里用微薄的經費進行著研究，不過很難說會不會像萊特兄弟設計飛機那樣，有人會一夜之間一舉成名！

盡管哈爾雅德本人對推動力物理學方面的突破并非十拿九穩，但他認為可能性是有的。他認為，在這個領域搞這種事就像買彩票一樣，花點錢試探一下還是值得的。

新物理學

如果時間充足，再加上辛勤努力，無須助推力的空間旅行或更奇異的助推動力系統也許會向人類打開探索宇宙的大門。

人類目前所擁有的利用化學燃料作為推動力的火箭，是不可能在太空中逗留的。沒有反物質做能源，即使是到最近的星球，它所需要的時間對于載人飛船來說都是不可行的。

傳統的化學或核動力火箭解決不了載人的太空飛行這一課題。即使是用反物質做能源，也只能將我們帶到最近的星球上去，就像目前的化學燃料火箭只能把我們送到火星上那樣。

如果有足夠的能源，核動力火箭可以在30年內讓我們展開對自己太陽系的探索。

然而，我們需要的火箭是能夠循環利用推動力的，也即一般所說的無推動力或場推動力。這就要求我們用超越標準牛頓物理學的理念去理解物理，這種新型的物理要求我們對宇宙有一個新的理解，可以讓我們操控時空以使場推動成為可能，使星際迷航似的扭曲氣泡可以實現。

多數物理學家在面臨這個問題時都竭力反對；然而也有持贊同觀點的，他們認為這種推動概念用不了多久就不再是科幻了。

邊界的突破

身為天文學家和作家的格里高利·馬特洛夫說，他認為人類首次的恒星際飛行不會是個人冒險。他說，得克薩斯州休斯敦的“協同面對”研究小組，現在正加緊研制攜帶人類基因材料的太陽帆太空飛船。

馬特洛夫透露，美國航空航天局計劃在2020年之前發射一次攜帶科學載荷的星際帆以探索太陽風層頂（太陽風層頂是太陽系和星際空間的界限）。在速度上，這將比“協同面對”小組的太陽帆快得多，能夠在7000年前后到達距離我們最近的恒星。

星際門檻

據馬特洛夫說，在22世紀之前，核動力與太陽能驅動力應該都能夠達到其星際潛力。如果飛船采用這種推動力，它可在1000年內到達半人馬座。

新形式的星際推動力將有希望縮短旅行時間。現在，我們能夠現實地談論相當于一個人類文明長度的星際運載時間，但是，如果我們能夠將此時間縮短到一個人的壽命或者更短，那就更好了。盡管機器人不在意它們的飛行時間很長，可是在家等待數據的人可能會失去興趣。乘坐時代飛船的人在到達目的地的時候，可能就已經忘記他們的目標了。

在這里還有一個問題，那就是如果我們的搜尋沒能發現類似地球的世界，星際擴張的目標就會失去動力。這是因為，如果我們能夠在幾年之內花費較低的成本到達太陽系內的一個類似世界，為什么還要花幾十年或者幾百年來占領一顆彗星、類星體或環繞半人馬座的類火星世界呢？可是，如果我們在星際門檻上的搜尋找到了其他“地球”，那么意義就截然不同了。

向星球前進

尖端太空系統設計師喬丁·凱爾認為，“機器人第一”法可能是正確的行動計劃。

他認為，要將人類送到其他星球上的唯一方法就是讓機器人先行，找到我們能夠居住的行星；然后，如果有人愿意碰碰運氣，開始幾個世紀的旅程，這樣一來他們的后代就會有自己的世界；如果我們已經有人居住在擁有封閉生態環境的太空殖民地或太空旅館，再將核動力工廠和離子驅動考慮進去，之后前往其他星球就算不了什么了。

當然，還有另外一種途徑將人類送往其他星球：不是輸送他們的實體，而是通過激光束把他們作為信息發送出去。

首先把你的“大腦”下載到電腦里，然后發送一份拷貝電郵到半人馬座，預先設置在那里的納米機器人會為你組裝一個新的軀體。這樣的話，你甚至注意不到4.3年的運送過程。當然啦，如果郵件被退回，那你就麻煩大了。