星際航行:一堂令人沮喪的算術課

一萬年太久，只爭朝夕

霍金最近心血來潮，就地外文明、外星人等話題發表了意見，引發了媒體對此類話題的很大興趣。話題之一就是關于人類進行星際航行的可能性。

與地外文明話題聯系在一起的“星際航行”，當然不包括在我們自己太陽系中進行的行星際航行——這種航行人類已經能夠進行，盡管目前還只能在離地球不太遠的地方(比如火星)稍轉一轉。由于到目前為止從未發現我們太陽系之內有別的文明，所以與地外文明聯系在一起的“星際航行”總是指在恒星之間的航行。

要討論這樣的星際航行，我們可以先從非常簡單的算術開始思考。

通常人們都愿意從離太陽系最近的一顆恒星——半人馬座的比鄰星開始思考，比鄰星距離我們太陽系4，3光年。目前人類實際能夠達到的最高星際航行速度是多少呢?

從地球上飛出太陽系所需要的“第三宇宙速度”，人類已經能夠實際達到，因為我們相信已經有航天器能夠飛出太陽系的萬分之一都不到。當然，按照常理，在此基礎上再努力一下，增加1倍左右，達到30千米/秒，應該說還是不太離譜的。

如果我們以30千米，秒的速度飛向比鄰星，至少需要43 000年。

如果我們能夠達到3000千米/秒，飛到比鄰星至少需要430年。但這個速度對人類目前的科技能力來說已經是遙不可及了。

但對我們來說，430年和43 000年是一樣的。比如，這都大大超出了人類的正常壽命，也大大超出了機器的工作壽命。

我個人覺得還有一個更大的問題，那就是，任何在地球上的人們有生之年看不到結果的實驗、考察、探險等活動，雖然在理論上可以進行，但實際上人們總會意識到它對自己已經毫無意義，所以很難設想這樣的活動會得到實施。

也許正是考慮到了這一點，英國皇家宇航學會在20世紀70年代進行的星際航行模擬研究“代達羅斯”工程，設想的飛行速度是30 000千米/秒，在此后許多關于星際航行的假想中被視為一個重要“門檻”。之所以考慮采用這個“門檻”，也許和上面提到的心理有關——如果花43年飛到比鄰星，再等4.3年讓無線電報告傳回地球，這樣在我們有生之年還可以得到探險結果。上窮碧落下黃泉。兩處茫茫皆不見

星際航行是一個美麗的夢想，它既可以在當代科學主義綱領下不顧一切地被追求，也可以從古代純粹的人文情懷中得到共鳴——《長恨歌》中那個道士還“排空御氣奔如電，升天人地求之遍”呢。所以，盡管人類目前實際能夠達到的航行速度只有光速的萬分之一量級，但這并不妨礙科學家對星際航行展開豐富、系統而大膽的想象。

這種想象已經提出了多種方案，大體可以分為二條路徑。

一條路徑是接受目前只能“慢速航行”的現實，考慮千百萬年的長期航行。這樣的航行必將面臨一系列難以克服的困難。首先是燃料從何處提供?飛船出發時不可能攜帶43 000年的燃料，目前也沒有任何在中途添加燃料的能力。其次是機器設備的工作壽命，迄今為止還沒有一架航天器持續工作過50年，43 000年誰敢指望?

這還只是考慮無人航天器，如果載人，則宇航員要“冬眠”，那飛船上的支持系統能工作千萬年而不出差錯嗎?如果在飛船上傳宗接代，那這飛船就要被建設成一個小型的地球，這就更沒譜了，況且還有近親繁殖問題。

另一條路徑當然是從加快航行速度上著手，只要速度足夠快，就可以消解上一條路徑中的大部分困難。這時“代達羅斯”工程中的1/10光速“門檻”就經常會被用到。已設想的至少有如下幾種重要方案:

核聚變發動機。這正是“代達羅斯”工程本身所設想的方案，它用的是氫的同位素氘和氦3聚變，但是方案所需的數千噸氦3，則只能到木星上去提取。所以這只是史詩般的假想，用來拍科幻電影可以，目前人類根本沒有這樣的能力和財力。

反物質發動機。欲將物質轉換成為能量，目前所知最有效者，莫過于物質與反物質的相遇湮滅，能夠釋放出巨大能量。如果想把1噸重的設備，在50年內送到比鄰星，初步的計算表明，需要1.2千克反物質。但是目前人類的技術能力，在這方面還差得太遠。在丹·布朗的小說《天使與魔鬼》中，他只敢想象1克的反物質。而事實上，以人類現有的科技能力，哪怕只生產1毫克反物質，就需要耗盡全世界的能源。

光帆飛船。它很容易在公眾心目中喚起詩意的聯想。但是真要實施的話，技術上的困難是駭人聽聞的。飛船的光帆將大到數十平方千米，厚度則只有16納米。這樣的帆怎樣張開?更別說還要操縱它了。還需要在土星和天王星之間的某個位置建造巨大的太陽能—激光轉換器，設想該轉換器直徑達1000米，據說射出的激光束可以遠至40光年也不發散。不過，這個宏偉的方案真要實施的話，它的能量消耗將是現今整個地球生產能力的幾萬倍。

何以解憂，唯有蟲洞?

上面這些史詩般的狂想方案中，基本上都沒有考慮人。人類向外太空的探險行動，最先派出無人飛船當然可以，但最終總要派人去才行。而一旦考慮了人的因素，立刻出現二方面的困難。

首先是生理上的問題。在“代達羅斯”工程類型的方案中，要求飛船的巡航速度達到光速的1/10，即每秒30 000千米，這必然有一個現今難以想象的加速過程，人體瞬間能夠承受多大的加速度?對某種加速度又能夠持續承受多長時間?在民航客機起飛和降落時，一點點加速度就會使某些乘客不適甚至發病。宇宙飛船如果急劇加速，說不定剛起飛不久宇航員就七竅流血而死了。

其次是心理上的問題。如果以光速的1/10飛往比鄰星，這對宇航員來說意味著什么?43年如一日在船艙里。到了比鄰星后，即使能夠順利返回地球，那至少也得86年以后了——這其實就是終身監禁啊!世間有幾人能夠承受?

人類星際航行的真正出路，恐怕只能是目前誰也沒見過的蟲洞了。