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“核能星艦”,送你到阿爾法星系

2012-12-31 00:00:00愛爾
知識窗 2012年8期


  在最近100年,人類不但學會了如何飛行,而且通過宇宙飛船離開了地球,學會了在太空中生活。但對于人類來說,進行載人“星際旅行”仍是一個不切實際的夢想,因為距太陽系最近的恒星系統(tǒng)——半人馬座阿爾法星系的比鄰星距離地球足有4.22光年(約39.9萬億公里)。人類通過現(xiàn)在的科技,譬如航天飛機進行星際旅行,根本不可能在有生之年抵達最近的星際。
  不過,一些美國天文學研究專家,包括《天文學》雜志副主編比爾·安德魯斯和“星際發(fā)動機”網(wǎng)站創(chuàng)始人、太陽物理學博士伊安·奧尼爾等人卻在最近宣稱,人類不需要蟲洞或反物質(zhì)引擎,只需利用現(xiàn)有的最先進科技,在未來幾十年中進行載人“星際旅行”是完全有可能的事情,唯一的問題只不過是人類愿不愿意而已!
  利用現(xiàn)有核技術(shù),
  人類可造出“核能星艦”
  安德魯斯稱,人們最熟悉的航天飛機,它的發(fā)動機使用的是液態(tài)氧和液態(tài)氫混合燃料,每公斤燃料只能產(chǎn)生100兆焦的能量。借助這樣的動力系統(tǒng)駛向半人馬座比鄰星,在100年內(nèi)所需的燃料之多是令人無法想象的事情,通過航天飛機根本無法實現(xiàn)恒星間的“星際飛行”。不過,如果使用核能,尤其是核裂變能量,將可以提供更大的引擎動能。核裂變可產(chǎn)生每公斤100萬億焦耳的能量密度,比航天飛機的能量密度高100萬倍,這樣核能太空船只需攜帶數(shù)十萬噸的氫氣作為反應(yīng)堆燃料,就可以進行星際旅行了。所以,科學家利用現(xiàn)在的核裂變科技,完全可以造出一艘“核能星艦”,載著人類進行未來的星際之旅。不過,由于核裂變和星際高速旅行將會使機身產(chǎn)生極端高溫,所以人類需要先發(fā)明出更先進的耐熱物質(zhì)來制造星艦,同時也需要發(fā)明出更好的冷卻系統(tǒng)。
  而如果人類能夠在未來數(shù)十年中掌握可控的核聚變技術(shù),發(fā)明出核聚變推進器,那么星際之旅將更加成為可能,因為核聚變產(chǎn)生的能量密度可以高達每公斤300萬億焦耳。據(jù)美國阿拉斯加大學科學家安德里斯·茨奧拉斯稱,核聚變推進器的最好反應(yīng)燃料是氘—氦3,但氦3在地球上相當稀少,所以人類必須先到月球或木星等氣態(tài)行星上采集到足夠多的氦3原料后,方能打造核聚變推進器星艦。此外,由于核能推進器會產(chǎn)生輻射問題,所以,要想星艦宇航員們的健康不受到損害,科學家還需發(fā)明先進的核輻射防護系統(tǒng)。
  抵達4.22光年比鄰星,
  “核能星艦”只需耗時50年
  美國“星際發(fā)動機”網(wǎng)站創(chuàng)始人奧尼爾博士說:“一些科學家預測,核聚變星艦的速度或許可以達到光速的1/10。如果照這樣推算,那么它不用50年就可以抵達半人馬座阿爾法星系?!?br/>  在長約50年的時間中一直進行“星際旅行”,即使一個宇航員20歲時出發(fā),到達半人馬座時也已經(jīng)到了70歲高齡,是否會有宇航員愿意將一生的時間都獻給危險的星際旅行事業(yè)?奧尼爾說:“這是主要問題,星艦機組人員開始星際旅行時,必須明白他們要耗費一生時間,才能抵達另一個外星世界。所以,星際旅行更像是一項巨大的社會實驗,巨大的星艦必須要像一個可以完全自給自足的小城市?!?br/>  “核能星艦”上不僅要提供可以模擬人造重力的旋轉(zhuǎn)艙,還要具有零重力環(huán)境下的食品種植系統(tǒng)。星艦人工智能可以提供安全的自動駕駛,包括改變航線躲避危險或自動修理故障等。
  “核能星艦”將如“小城市”,
  宇航員可生兒育女
  在星際之旅中,“核能星艦”的機組成員們和地球的通訊將成為一個大問題,除非機組人員一路釋放一些“信號轉(zhuǎn)播站”,才能在如此遙遠的距離中保持信號傳輸?shù)那逦?。不過即使這樣,任何通訊信號都可能要花幾年時間才能傳到地球。奧尼爾說:“當一個信息要花兩年時間才能從地球傳送到星艦上,那么這個信號還有什么意義?”
  通訊傳播問題將導致另一個更嚴重的問題,那就是宇航員們的心理孤獨感。宇航員們必須具有極強的心理素質(zhì)和心理準備,來有效克服這種“孤獨感”,他們要能夠像在與世隔絕的“世外桃源”中生活那樣自得其樂、不感到孤獨。為了傳宗接代,他們甚至需要在星艦上生兒育女,繁衍后代。
  星際旅行“社會問題”多:
  “星艦二代”將和地球毫無關(guān)系
  奧尼爾說:“很難想象星際旅行者如何看待他們自己,尤其是在星艦上誕生的下一代,他們和父輩的出生地——地球可說毫無關(guān)系。長期的星際任務(wù)與其說是一個技術(shù)問題,不如說是一個社會問題。機組成員們在星際之旅中生兒育女,他們能否提供足夠大的基因池,使他們未來的后代能一直擁有健康的身體?星艦上會不會發(fā)生叛亂?他們在太空中航行20年后,是否會改變主意,決定掉頭打道回府?對于那些出生在星艦上的孩子來說,這一切是否公平?他們是否別無選擇,必須繼續(xù)完成從他們父母那開始的星際探險任務(wù)?”
  “星際旅行”代價高達3.45萬
  億元,等同美國打一場“二戰(zhàn)”
  科學家稱,即使打造“核能星艦”的所有技術(shù)問題都能得到解決,制造星艦的費用仍將是一個天文數(shù)字。早在1978年,英國行星協(xié)會發(fā)起的“代達羅斯計劃”就探討過利用現(xiàn)代和未來數(shù)十年的科技進行星際之旅的可能性,并認為一趟星際探險任務(wù)的代價將耗資1萬億美元。如果算上通貨膨脹,那么在2012年測算一趟星際探險任務(wù)的代價是3.45萬億美元,其中建造“核能星艦”的花費將占據(jù)主要部分。奧尼爾說:“核能星艦進行星際之旅的能量需求,將至少是我們整個行星發(fā)電能量的100倍?!?br/>  3.45萬億美元的“星際之旅”代價到底有多高?我們只需通過其他一組數(shù)據(jù)進行比較就可以了解:美國的航天飛機計劃耗資1946億美元,美國州際高速公路系統(tǒng)耗資4660億美元,全球科技產(chǎn)品總消費額是1.04萬億美元,美國冷戰(zhàn)時期核武器庫耗費2.8萬億美元,美國在二戰(zhàn)中共耗資4.1萬億美元,美國2011年的國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)是15.1萬億美元,美國2011年的總債務(wù)是36.6萬億美元。所以相近的數(shù)字是,進行一趟“星際之旅”的代價和美國打一場二戰(zhàn)的代價差不多。
  不過,奧尼爾同時也認為,盡管打造“核能星艦”耗資巨大,但該科技卻會創(chuàng)造出無數(shù)的就業(yè)崗位和新的經(jīng)濟增長點?!昂四苄桥灐睂纬梢粋€新的科技工業(yè),核聚變動力系統(tǒng)也將會使全球的電力變得更便宜、更清