逃離太陽系的種種猜想

雖然美國航天局噴氣推進實驗室在不久前表示，“旅行者1號”僅僅駛?cè)胩栂颠吘墸⑽催M入宇宙空間，但大多數(shù)人都認(rèn)定，這臺已經(jīng)飛行了36年的探測器，將會成為首個跨出太陽系的人造物體。

帶上地球還是宇宙飛船？

事實上，告別太陽系是早晚的事。作為一顆黃矮星，太陽的壽命大致為100億年。目前它已經(jīng)50億歲，而在50億年之內(nèi)，它核心處的氫將全部耗盡，核反應(yīng)開始繼續(xù)由氦聚變成碳、氮、氧等其他元素。最終會膨脹成一顆直徑擴大了100多倍的紅巨星。如果那時你還在地球上，你將會看到整個天空都被太陽占滿，海洋將蒸發(fā)變成沙漠……

離開太陽系的方式，大致有兩種：一是把地球裝上發(fā)動機，讓它向宇宙空間駛?cè)ィ欢菑牡厍虬l(fā)射太空飛船，尋找新的行星，在那里定居。

就目前人類對地球的了解而言，太空飛船的設(shè)想，顯然更為靠譜。雖然地球看起來擁有完備的生態(tài)系統(tǒng)，但巨大的發(fā)動機推力，會使板塊活動變得活躍，使冷卻的巖漿，以火山的形式爆發(fā)。含硅少、流動性極強的基性巖漿將會吞噬地表的大多數(shù)植被。

而即便有土壤能夠在熔巖中幸免，離開太陽后，驟降的溫度也會讓里面的水分結(jié)成冰晶，這不光宣告了種子的死刑，相當(dāng)一部分微生物和多細(xì)胞動物也不能幸免。何況脫離了光合作用，人類如何來獲取酶，產(chǎn)生22億噸谷物，養(yǎng)活70億人，也是難以解決的問題。

所以綜合來看，最先載人飛出太陽系的很可能是宇宙飛船。因為找到一個適合居住的星球，總比在廢墟中重建地球的生態(tài)系統(tǒng)要容易得多，要知道整個銀河系就有1000億顆發(fā)亮的恒星，每一顆附近總會有幾顆行星。

“開普勒-22b”，無疑是可以提供出想象的那一顆。兩年前參與NASA開普勒任務(wù)的科學(xué)家宣布 ，通過開普勒望遠(yuǎn)鏡，他們首次在類似太陽的恒星周圍，發(fā)現(xiàn)了可能適宜居住的新行星，并將其命名為“開普勒-22b”。

速度是王道

假設(shè)“開普勒-22b”像地球一樣，擁有陸地、海洋，并通過大氣來產(chǎn)生溫室效應(yīng)的話，它的平均地表溫度大約是22℃左右。唯一遺憾的是，它距離我們稍遠(yuǎn)，在遠(yuǎn)離太陽系的600光年之外。

按照現(xiàn)有的人造航天器中，速度最快的“新視野”號探測器（速度大約為15.5千米/秒），飛向600光年以外的“開普勒-22b”，大約需要1160萬年。而就算是離太陽系最近的恒星——半人馬座比鄰星，距離我們也足有4.22光年。

但事實上，如果我們的速度足夠快，距離便不是問題。根據(jù)狹義相對論的洛倫茲變換公式，如果我們能達到接近光速99%以上的速度，那么把在地球上的人們作為參照物，雖然確實需要等上600年，但在飛船內(nèi)，在接近光速的情

況下，這個距離就會被縮短為幾年，甚至十幾個小時，而且在宇宙的真空環(huán)境下，保持這個速度，并不需要多余的燃料。

問題是，我們怎么能接近光速呢？20世紀(jì)50年代末的“獵戶座計劃”看起來能給我們提供方向。1958年，美國政府就開始了秘密研制核動力飛船的“獵戶座計劃”，按照計劃，這艘飛船有60層樓高，攜帶著數(shù)千枚小型核彈，發(fā)射升空后，每隔10秒鐘，尾部就會爆炸一顆相當(dāng)于2萬噸TNT能量的小型原子彈，根據(jù)計算，通過速度累積，“獵戶座”飛船可以攜帶40名宇航員，100噸設(shè)備和食物，在125天內(nèi)便能在地球與火星間實現(xiàn)往返。而它的終極速度可以達到光速的1/10。

眾所周知，雖然技術(shù)上沒有任何缺陷，這項計劃還是因為釋放出的核輻射塵，會污染地球而被叫停。但如果到了世界末日那一天，我們是否能已破壞地球的代價，飛出太陽系呢？答案是否定的。

即便我們提前預(yù)定好線路，在飛船經(jīng)過的線路上，通過火箭在太空中安置好相應(yīng)大小的核彈頭，當(dāng)飛船經(jīng)過時一個個爆炸，也很難將速度累積到接近光速。因為地球上的核彈主要是依靠體積突然膨脹產(chǎn)生的沖擊波而產(chǎn)生巨大的破壞力，但在真空環(huán)境中，幾乎不會產(chǎn)生沖擊波，只會有一些輻射壓力，而這種輻射壓力，完全可以依靠太陽風(fēng)來實現(xiàn)。

原理其實很簡單，即通過一面巨大的船帆，來圍繞著太陽，吸收輻射壓力，實現(xiàn)速度累加。當(dāng)然，這也會是一個緩慢的過程，一方面因為來自太陽的輻射壓力很小，另一方面是因為人類對加速度的承受極限。如果以1個ɡ的加速作為參考（1ɡ相當(dāng)于是9.8米/秒2的加速度），那么達到每秒30萬千米的光速，就需要飛船圍繞著太陽，不停地行駛上1年，這還不算上飛抵目的后要用同樣長得時間來進行減速。

海盜式的旅程

于是在這漫長的時間里，人類如何在飛船里生存，成為了一個新的問題。在理想狀態(tài)下，那時的飛船將會有一個類似于地球的微型生態(tài)系統(tǒng)，包括了集約農(nóng)業(yè)區(qū)、居住區(qū)、熱帶雨林、沙漠等等組成部分，就像是美國人的“生物圈二號”實驗所嘗試的一樣。

但實驗結(jié)果和島嶼生物地理學(xué)告訴我們，要想在飛船內(nèi)重建封閉的生態(tài)系統(tǒng)幾乎很難實現(xiàn)。因為越小的島嶼上生物滅絕的可能性越大，其中重要的原因是小島上支持不了太多的生物個體，很容易因偶然因素而導(dǎo)致絕滅。

反過來說，越小的島嶼上，新物種形成的可能性也就越小，因為沒有那么多遺傳多樣性，也沒有那么多新生態(tài)位。除非在未來，人類可以通過發(fā)達的自動化技術(shù)和生態(tài)學(xué)知識，完全拋棄自然生態(tài)系統(tǒng)，讓一切物質(zhì)循環(huán)都由機器來完成。

當(dāng)然，捷徑也不是沒有。比如我們可以以開放式的生態(tài)系統(tǒng)，來實現(xiàn)在飛船中的生存。即像太空海盜一樣，派出小型飛船一路航行，一路掠取資源。已知的地外行星大約有百分之一含有水、水蒸氣或冰，假如這類“基本物質(zhì)”能夠找到充足來源，那么我們的海盜只需要自備全套工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系就可以，不用帶上整個生物圈。

但是這么做的風(fēng)險是，難以保證掠奪的穩(wěn)定性。所以雖然名為掠取，人類還是要具備一個小規(guī)模的生態(tài)圈和足夠強的物質(zhì)循環(huán)能力。即在行星群之間穿梭往來，收割資源的同時，把廢料排放在行星上待其自然循環(huán)。要保證把足夠的物質(zhì)回饋給行星，保證排放的廢料不會引發(fā)行星本身大氣結(jié)構(gòu)劇變（比如不能把氧氣大規(guī)模排放到還原性大氣中），保證不把持續(xù)危害性的物質(zhì)（比如長半衰期的核廢料）大規(guī)模排放到行星上，保證不對某幾顆行星過度掠奪等等。

于是從這個角度上講，那顆攜帶著用55種語言錄制的人類問候語和各類音樂的唱片、已距離太陽大約180億千米的“旅行者1號”，不僅是第一個，也可能是最為瀟灑地離開太陽系的人造物體。（steed與Ent_evo亦對本文有貢獻）

【實習(xí)編輯】谷 力