星際旅行距離我們有多遠(yuǎn)？

隨著航天科技的飛速發(fā)展，人類在星際飛行領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到可以把機(jī)器人探測(cè)器送往太陽系外行星的技術(shù)高度了。然而對(duì)于造訪其他的恒星，目前的技術(shù)條件幾乎難以達(dá)到。

例如美國的“阿波羅10號(hào)”宇宙飛船從月球返回地球途中創(chuàng)造了載人航天器的飛行速度紀(jì)錄，最高速度達(dá)到了每小時(shí)39897公里。但即使以這個(gè)速度飛行，到達(dá)距離地球最近的恒星系統(tǒng)——4光年遠(yuǎn)的半人馬座阿爾法星系，也需要12萬年的時(shí)間。

因此，如果人類真的想進(jìn)行深空星際旅行，并且前往比半人馬座阿爾法星系更遙遠(yuǎn)的地方，就需要采用一些新技術(shù)。來自世界各地的專家們紛紛獻(xiàn)言獻(xiàn)策，提出了未來星際飛行的10項(xiàng)新技術(shù)。

這些技術(shù)來源廣泛，其中一些也許不久就能夠?qū)崿F(xiàn)，而有一些也許根本就不可能實(shí)現(xiàn)。

離子推進(jìn)器

可行性：數(shù)年后可能實(shí)現(xiàn)

常規(guī)火箭通過尾部噴出高速的熱氣體產(chǎn)生推力，離子推進(jìn)器采用相同原理，但與噴射高溫氣體不同，它所噴出的是一束帶電粒子或離子。離子推進(jìn)器產(chǎn)生的推力雖然比較小，但產(chǎn)生相同推力所需的燃料要比常規(guī)火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，最終也能把飛行器加速到極高的速度。

已經(jīng)有一些航天器使用了離子推進(jìn)器，例如日本的“隼鳥”號(hào)小行星探測(cè)器和歐洲航天局的SMART-1月球探測(cè)器。

未來最有希望成為更遠(yuǎn)太空旅行飛船推進(jìn)器的要數(shù)可變比沖磁等離子體火箭（VASIMR）了。與通常采用強(qiáng)電場(chǎng)加速離子的離子推進(jìn)器有所不同，VASIMR使用射頻發(fā)生器（而不是像用于無線電廣播的發(fā)射器）把離子加熱到100萬攝氏度。

VASIMR的工作原理是，在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中，離子會(huì)以固定的頻率旋轉(zhuǎn)，將射頻發(fā)生器調(diào)到固定頻率，為離子注入額外的能量，從而大幅度增加推力。專家們認(rèn)為，如果一切順利，VASIMR將能夠推動(dòng)載人飛船在39天內(nèi)到達(dá)火星。

核脈沖推進(jìn)技術(shù)

可行性：完全有可能實(shí)現(xiàn)，但存在風(fēng)險(xiǎn)

這種技術(shù)的基本思路是：在推進(jìn)火箭的尾部定期扔出一個(gè)核彈，用作推動(dòng)力的來源。

美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）曾經(jīng)于1955年在代號(hào)為“獵戶座計(jì)劃”的項(xiàng)目中認(rèn)真研究了核脈沖推進(jìn)，目的是設(shè)計(jì)出一種快速的星際旅行方案。即使按照今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，DARPA的設(shè)計(jì)也非常“巨大”，它需要建造一個(gè)很大的減震器，外加一個(gè)用于保護(hù)乘客的輻射防護(hù)罩。

這種方案看起來可行，但它可能會(huì)對(duì)大氣層造成嚴(yán)重的輻射影響。當(dāng)首批核試驗(yàn)禁令頒布以后，這一計(jì)劃最終于20世紀(jì)60年代被取消。

盡管存在許多擔(dān)憂，一些科學(xué)家仍然繼續(xù)提出新的核脈沖推進(jìn)方案。從理論上來說，一艘由核彈驅(qū)動(dòng)的飛船速度可以達(dá)到光速的1/10，以這樣的速度到達(dá)最近的恒星只需要40年。

核聚變動(dòng)力火箭

可行性：有可能實(shí)現(xiàn)，但最少還要幾十年

除了核脈沖推進(jìn)，還有其他依靠核能的推進(jìn)技術(shù)。例如，在火箭上安裝一個(gè)裂變反應(yīng)堆，利用其產(chǎn)生的熱量來噴射氣體提供推力，這就是核裂變動(dòng)力火箭。但就威力而言，核裂變動(dòng)力火箭根本無法和核聚變動(dòng)力火箭相比。

在核聚變反應(yīng)中，核子被迫進(jìn)行聚合產(chǎn)生巨大的能量。大多數(shù)的核聚變反應(yīng)堆都是利用被稱為“托卡馬克”的裝置，將燃料限制在一個(gè)磁場(chǎng)中來驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)。但是，托卡馬克裝置極為笨重，并不適用于火箭。因此，核聚變動(dòng)力火箭必須采用另一種觸發(fā)聚變的方法，即慣性約束核聚變。

這種設(shè)計(jì)以高功率能量束（通常是激光）來取代托卡馬克裝置中的磁場(chǎng)，通過劇烈引爆小顆粒燃料導(dǎo)致外層爆炸，進(jìn)而推動(dòng)內(nèi)層物質(zhì)觸發(fā)核聚變。當(dāng)核聚變反應(yīng)發(fā)生后，磁場(chǎng)會(huì)引導(dǎo)所產(chǎn)生的高溫離子從火箭尾部噴出，實(shí)現(xiàn)核聚變火箭的推進(jìn)力。

在20世紀(jì)70年代，英國星際學(xué)會(huì)詳細(xì)研究了這一類型的核聚變動(dòng)力火箭，它們可以在50年內(nèi)（對(duì)于人類來說這一時(shí)間跨度尚可承受）把人類送往另一顆恒星。

美中不足的是，盡管研究人員已經(jīng)努力了幾十年，但是至今還沒有一個(gè)可以工作的核聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生。

巴薩德沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

可行性：存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)

所有的火箭都存在一個(gè)相同的關(guān)鍵難題：為了獲得更高的加速度，就必須攜帶更多的燃料，這會(huì)使火箭變得更重，最終降低了加速度。因此，如果真想進(jìn)行星際旅行，就應(yīng)該避免攜帶任何燃料。

1960年，美國物理學(xué)家羅伯特·巴薩德提出的沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或許可以解決這一難題。它的原理和上述核聚變動(dòng)力火箭一樣，但并不需要攜帶核燃料。它首先是將周圍太空中的氫物質(zhì)進(jìn)行電離，然后利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)吸收這些氫離子作為燃料。

雖然沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沒有上述核聚變動(dòng)力火箭中的反應(yīng)堆問題，但它面臨的是磁場(chǎng)大小的問題。由于星際空間中氫物質(zhì)很少，因此它的磁場(chǎng)必須足夠大才行，甚至要延伸到數(shù)百乃至數(shù)千公里之外。除非是發(fā)射前進(jìn)行精密的計(jì)算，設(shè)計(jì)出飛船飛行的精確軌道，才不需要巨大的磁場(chǎng)。

太陽帆

可行性：完全有可能，但適應(yīng)空間有限

這是另一項(xiàng)不需要攜帶足夠燃料并且可以達(dá)到極高速度的技術(shù)，不過它的實(shí)現(xiàn)仍是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。

正如傳統(tǒng)的利用地球大氣層中風(fēng)能的風(fēng)帆，太陽帆汲取的是太陽光中的能量。太陽帆推進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在地球的真空室中成功進(jìn)行了測(cè)試，但在太空軌道上的測(cè)試卻遭到不幸。2005年，總部設(shè)在加利福尼亞州帕薩迪納的美國行星協(xié)會(huì)訂制的世界第一艘太陽帆飛船“宇宙1號(hào)”，就是因?yàn)榛鸺七M(jìn)器出現(xiàn)故障而導(dǎo)致發(fā)射失敗。

盡管在初期出現(xiàn)了各種問題，但是太陽帆仍然是一個(gè)非常有前途的未來太空技術(shù)，至少它可以保證在太陽系內(nèi)飛行，太陽的光線可以為它提供最強(qiáng)大的推進(jìn)力。

磁場(chǎng)帆

可行性：只適合太陽系內(nèi)旅行

磁場(chǎng)帆是太陽帆的一個(gè)“變種”。與太陽帆不同的是，磁場(chǎng)帆是由太陽風(fēng)提供推動(dòng)力，而不是太陽光。

太陽風(fēng)是一種擁有自己磁場(chǎng)的帶電粒子流。科學(xué)家們的想法是，在太空飛船周圍制造一個(gè)與太陽風(fēng)磁場(chǎng)相排斥的磁場(chǎng)，這樣就可利用磁場(chǎng)的排斥力推動(dòng)飛船飛行。

太陽帆的另一個(gè)變種是“太空蜘蛛網(wǎng)”，這種技術(shù)就是在太空飛船周圍延伸出一個(gè)帶正電的電網(wǎng)，這種電網(wǎng)可以與太陽風(fēng)中的大量正離子相排斥，從而獲得推進(jìn)力。

磁場(chǎng)帆或者類似的技術(shù)還可以利用行星的磁場(chǎng)使飛船改變自身的軌道，甚至駛離行星際空間。

然而，太陽帆和磁場(chǎng)帆都不適合星際旅行。當(dāng)它們遠(yuǎn)離太陽的時(shí)候，陽光和太陽風(fēng)的強(qiáng)度就會(huì)急劇下降，因此它們無法達(dá)到飛往其他恒星所必需的速度。

能量束推進(jìn)技術(shù)

可行性：存在極大的技術(shù)挑戰(zhàn)

如果太陽沒有足夠的能量推動(dòng)真正的高速星際飛船，那么也許可以通過向飛船發(fā)射能量束來做到這一點(diǎn)。

這項(xiàng)技術(shù)之一就是激光燒蝕，即利用從地面上發(fā)射出的強(qiáng)大激光燒蝕飛船尾部的特殊金屬，金屬逐漸蒸發(fā)形成蒸汽，從而提供推進(jìn)力。

另一種相似的技術(shù)是由美國物理學(xué)家和科幻小說家格雷戈里·本福德提出的，即為飛船裝配涂有特殊涂料的太陽帆。從地球上發(fā)出的微波束可以蒸發(fā)這些涂料，從而產(chǎn)生推力，加快星際旅行的速度。

進(jìn)行星際旅行最好的方法可能是使用激光推動(dòng)光帆。美國物理學(xué)家羅伯特·福沃德在1984年的一篇論文中首次提出了這一設(shè)想。

能量束推進(jìn)技術(shù)也存在許多重大挑戰(zhàn)。首先，能量束必須遠(yuǎn)距離精確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；其次，飛船必須能夠極為高效地利用提供的能量；另外，產(chǎn)生能量束裝置的功率必須非常強(qiáng)大——在某些情況下，所需的能量甚至超過了目前人類的總能量輸出。

時(shí)空扭曲技術(shù)

可行性：顯然不可能

1994年，英國威爾士卡迪夫大學(xué)物理學(xué)家米格爾·阿爾庫比雷首次提出了類似《星際迷航》中的時(shí)空扭曲技術(shù)。這一技術(shù)將使用尚未被發(fā)現(xiàn)的、具有負(fù)質(zhì)量和負(fù)壓力的“奇異物質(zhì)”。

它可以扭曲時(shí)空，從而使飛船快速接近前方的空間，而后方的空間在不斷擴(kuò)張。飛船就好像處于一個(gè)不斷膨脹的“彎曲泡”中，可以飛得比光速快，而且不會(huì)違背相對(duì)論。

然而，這種技術(shù)存在許多問題。首先，維持這種時(shí)空扭曲需要巨大的能量，這種能量或許比整個(gè)宇宙的全部能量都大。其次，它會(huì)產(chǎn)生大量威脅宇航員生命的輻射。另外，也沒有證據(jù)表明存在這樣一種特殊的物質(zhì)。

更為關(guān)鍵的是，2002年發(fā)表的計(jì)算證明，飛船無法往“彎曲泡”的前方發(fā)送信號(hào)，這就意味著宇航員將無法操控飛船。事實(shí)上，無論提供多少能量，從物理學(xué)上講似乎都不可能產(chǎn)生這樣的“彎曲泡”。

蟲洞利用技術(shù)

可行性：幾乎肯定不可能

自從愛因斯坦的廣義相對(duì)論被廣泛接受以來，人們已經(jīng)從理論上證明了蟲洞可能存在。“蟲洞”這個(gè)概念由創(chuàng)造了“黑洞”一詞的美國著名物理學(xué)家約翰·惠勒提出，是指宇宙中可能存在連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道。

關(guān)鍵在于，蟲洞確實(shí)存在嗎？如果存在，我們能否從中穿過？遺憾的是，這兩個(gè)問題的答案很可能都是“不”。

如果蟲洞存在，就必須由上文中阿爾庫比雷所提出的“奇異物質(zhì)”來穩(wěn)定，但目前還沒有發(fā)現(xiàn)這樣的物質(zhì)。另外，雖然可以用特殊的負(fù)能量場(chǎng)來維持蟲洞處于張開的狀態(tài)，但進(jìn)入蟲洞的任何物質(zhì)或能量都會(huì)立即使它關(guān)閉。

不過，20世紀(jì)90年代俄羅斯物理學(xué)家謝爾蓋·克拉斯尼可夫提出了一種不同類型的蟲洞。由于自身可以制造出“奇異物質(zhì)”，因此這一類型的蟲洞可以自我維持。

另一個(gè)明顯反對(duì)蟲洞的理由是，如果蟲洞可以用于穿越空間，那么它也可以被用來創(chuàng)建一種時(shí)間機(jī)器，這將違反因果規(guī)律。

多維空間技術(shù)

可行性：難以理解

通常能夠看到的宇宙空間是三維的。德國物理學(xué)家布克哈德·海姆提出，如果宇宙存在更多的空間維度，飛船則可以穿行其中，實(shí)現(xiàn)極端速度。不過布克哈德·海姆的這一想法在很大程度上是不可理解的，也從來沒有得到過同行們的認(rèn)可。