50年前的10月4日,前蘇聯將第一顆人造衛星送入地球軌道,世界因此而改變。而今,太空中有5000噸“人造物”正繞著地球旋轉,其中主要是人造衛星。50年過去了,現在的太空探索跟以前相比究竟有哪些不同?人類為什么要探索太空?進入太空究竟有多難?人類是否真的需要移民外星球?
“孤島”物種常會瀕臨滅絕,
人類必須走出地球
地質史顯示,在地球歷史上,大滅絕事件可以說是家常便飯,恐龍只在地球上存在過幾百萬年,哺乳動物平均也只在地球上繁衍了200萬年。拯救人類走向滅絕的方法之一,就是移民外星球,然而,這不僅要花費天文數字般昂貴的代價,同時科學家也無法預知,在人類有能力移民外星球前,是否會先遭遇不可預測的滅頂之災??梢钥隙ǖ氖?0億年后,太陽將變成一顆紅巨星,即使太陽到時不會吞沒地球,也會將它烤成焦炭,而人類在此之前,可能就已經會在一場小行星或彗星撞地災難、一場氣候劇變災難、一場核災難甚至一場病毒暴發中毀滅了。
根據哥白尼法則:
人類最短5100年、最長780萬年就會消亡
根據哥白尼法則,人類會在本種族已經進化時間的1/39時間內到39倍時間內遭遇滅絕災難,而這一概率具有95%的可能性。到目前為止,現代人的種類智人已在地球上生存進化了20萬年,這意味著人類擁有95%的可能——最短在5100年之內、最長在780萬年之內就會因為某種未知災難而滅絕。根據貝葉斯定理統計學技術,也得出了和哥白尼法則相似的結論。
8人移居火星繁衍后代,
600年后就會擁有800萬“火星人”
科學家建議,首批火星移民可以由4對夫婦8人組成,而冷凍卵子和冷凍精子的技術可以用于在火星上繁殖后代,增加移傳基因的多樣性。如果一對火星夫婦擁有4個孩子,那么每隔30年,火星人口就會翻上一倍。600年后,火星上就會擁有800萬人口。
建造火星基地,
人類必須將2450噸物品發射升空
美國科羅拉多州“火星協會”總裁、航空工程師羅伯特·祖伯林評估稱,科學家每將1噸物資從地球送往火星,就需要先將4.9噸重的物質送人低地球軌道,包括沉重的火箭燃料等。而兩艘裝載8名宇航員的太空船和兩艘緊急逃生太空船,總共將重100噸,這意味著要將這些東西送往火星,人類必須先將490噸的物質送往低地球軌道,然后從那兒展開火星之旅。
在過去46年中,NASA在“阿波羅”任務和航天飛機計劃中已經將大約1.06萬噸的物質送進了低地球軌道,將2450噸重的物質發射到地球軌道中,在NASA眼中也許并不是太難以辦成的事。
移居火星:
前往“第二地球”要旅行多少年
天文學家在今年4月發現的第二地球“GLIESE 581c”,是目前太陽系外第一顆和地球相似、并可能擁有良好氣候的巖石行星,距地球有20光年遠,是地球到太陽距離的100多萬倍,即使人類能以一半光速旅行,也要在40年后才能抵達那兒。
人類目前最快的“星際”飛船是正在飛出太陽系的“航海者一號”,它的速度達到了每秒鐘17公里,可即使以這樣的速度,它也要花35萬年才能抵達“GLIESE 581c”行星。
美國“先鋒太空航空學”公司的工程師們則提出了一種通過“太陽帆”進行星際旅行的設想,太陽的光子可以推動太陽帆前行,它的加速度會越來越高,最后以1%的光速高速飛行,可是,乘坐“太陽帆”抵達第二地球仍然需要2000年的時間。
美國“先鋒太空航空學”公司和“火星協會”總裁羅伯特·祖伯林承認,人類在未來至少30年時間內不大可能造出這樣的太陽帆,因為在太空中安全展開太陽帆將面臨許多挑戰。
乘坐“激光帆”只需40年,
激光鏡頭得有1000公里寬
美國航空工程師羅伯特·弗沃德提出,大海中的風能推動帆船航行,同樣一道強大的激光柱也能推動太空中的“帆船”航行。在太陽光到達不了的外太空,人類可以選用激光束做動力?!凹す夥钡脑O想是:這個巨大的鋁箔“激光帆”將是人類有史以來見過的最大太空帆。駕駛員座艙位于“激光帆”中間,人類可在地球軌道或月球表面上建成一個強大的激光源,“激光帆”飛船需要經過數年的激光推動,才能抵達它的最高巡航速度——50%光速,那么人類從地球抵達“GLIESE581c”的時間,將可以縮短到40年。
然而,弗沃德的“激光帆”理論仍然面臨許多技術障礙,要使激光始終聚焦到“激光帆”上,這個激光源的太空鏡頭必須得有1000公里寬。激光的能量也是個問題,根據弗沃德的估算,這個激光源需要數千萬億瓦特的能量,比世界上所有發電機產生的總能量還要多。
飛船如采用“反物質”能源,
每秒可行10萬公里
要獲得這樣龐大的能量。科學家也許只能嘗試獲得反物質的能量了??茖W理論認為,當反物質和物質碰撞后,就會互相消滅,同時釋放出巨大的能量。
一個裝載100噸有效載荷的飛船如果以反物質作動力,將可以達到每秒10萬公里,照這個速度,宇航員將可以在60年內抵達“GLIESE 581c”。
然而,反物質卻很難控制,盡管科學家能在實驗室中通過強大的粒子加速器創造反粒子,但目前科學家每年只能產出10毫微克的反物質,可是到達“GLIESE 581c”,卻需要1000噸的反物質。
終極疑問:誰愿充當首個有去無回的“星際旅行者”?
不過,即使用于“星際旅行”的交通工具問題解決了,“星際旅行”還將面臨許多其他的切身問題,譬如“星際宇航員”能否在孤獨的太空航行中健康地活上數十年?宇航員又如何克服食物、空氣、水、重力缺乏、太空輻射、太空垃圾、甚至心理孤獨等嚴重問題?
事實上,即使當所有安全問題都解決了,最后的問題才是最重要的一一誰愿意做第一個“星際飛行者”?誰愿意將一生的時間都花費在寂寞的星際航行中?現今的飛船設計理念、包括“激光帆”都根本無法容許飛船在到達“第二地球”后能再次返回,誰愿意坐上這張只有單程票的宇宙飛船,離開地球一去不回?
(小飛摘自《北京科技報》)