黑洞將帶你遨游宇宙

沈志珍 編譯

星際旅行是人類永恒的夢想。然而,即使距地球最近的恒星半人馬座比鄰星,距離地球也有4.2光年遠——這超過了地球和太陽之間距離的20萬倍,或者相當于人類乘坐太空船往返月球5000萬次的距離。假如乘坐人類迄今為止最快的星際探測器——美國“旅行者1號”探測器以每秒17公里的速度離開太陽系,人類將在7.4萬年后才能到達比鄰星,星際旅行對人類來說無疑是癡人說夢。人類如何才能在有生之年光顧那些距離以光年計的遙遠星球?

美國堪薩斯州立大學數學家路易斯·克蘭提出了他的星際飛船設計方案——用“人造黑洞”作為星際飛船的動力!20世紀70年代,英國理論物理學家斯蒂芬·霍金就論證出了黑洞并非全黑,當其中的物質轉化為亞原子粒子團時,黑洞便會“蒸發”從而出現“霍金輻射”,“霍金輻射”包含所有種類的亞原子粒子,但最主要的是伽馬射線光子。克蘭相信,“霍金輻射”將可以成為星際飛船遨游銀河系的主要“動力源”。

根據克蘭的方案,創造“人造黑洞”需要將龐大的能量聚集到很小的范圍內,他建議用一個寬達250公里的太陽能板為一個巨大的伽馬射線激光器“充電”,這個龐大的太陽能板運行在距太陽數百萬公里遠的軌道上,它需要花1年時間來吸收能量,最終在激光的焦點位置將會形成一個黑洞,由此產生的“人造黑洞”將重達數百萬噸,但體積卻只有一個原子核般大小。科學家接下來要做的事,就是設法將這個“人造黑洞”置入星際飛船后部一面拋物面鏡的焦距內,“霍金輻射”產生的伽馬射線光子經鏡面反射而成的平行光束,將會成為推動飛船前行的不竭動力。

根據科學家的理論,小型黑洞散發出的“霍金輻射”要遠遠超過恒星質量的大型黑洞,克蘭根據黑洞公式推算出,一個重約100萬噸的黑洞將會成為星際飛船完美的能源:它既小到可以產生足夠的“霍金輻射”來推動太空船,同時它的質量也足以確保其不會在100年內消耗殆盡,100萬噸的“人造黑洞”將是一艘黑洞飛船所需動力的最佳平衡點。

根據克蘭的推算,100萬噸的“人造黑洞”可以使星際飛船的航行速度在幾十年時間內接近光速,如果你還嫌這個速度太慢,那么使用更小的“人造黑洞”可以產生更多的“霍金輻射”。對于星際旅行者來說,如果你乘坐“人造黑洞”飛船以接近光速的速度飛行,那么時間將會變慢,你的衰老速度也將遠遠小于你在地球上的家人和朋友。克蘭說:“乘坐這種星際飛船,你完全有可能在有生之年抵達距離地球250萬光年遠的仙女座星系。”

不過,即使用于“星際旅行”的交通工具問題解決了,人類進行“星際旅行”仍將面臨許多其他切身問題,譬如“星際飛行宇航員”能否在孤獨漫長的太空旅行中健康活上數十年時間?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、甚至心理孤獨等一系列嚴重問題?

據研究了20多年生命支持科學的美國NASA研究專家唐納德·漢寧格稱,地球包含了數十億立方英里的大氣層、數億立方英里的水、數十億英畝的農田以及60億人類,所有這些形成了可供人類生存的完整循環系統,而星際飛船上也必須建有自己的循環系統,讓食物、水和氧氣都能100%地循環利用。漢寧格和他的同事一直在進行食物方面的實驗,而氧氣循環更加不成問題,一種新的高科技設備已經能將二氧化碳從周圍空氣中分離出來,并隨后對其進行化學處理,分解出氧氣。星際太空船上水的再生循環也將不成問題,太空中的失重問題則可以通過重力摹擬器來解決。