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1 惊人设想:人类该如何前往遥远的类地行星

  美国加利福尼亚大学的科学家日前称,在距离地球4.37光年外的“半人马座”,很可能存在着一颗适宜生命的类地行星。由于人类的寿命有限,如果他们想要前往这颗行星上生活,那么他们通过什么方式才能够顺利抵达这颗类地行星呢?

    科幻小说作家、美国宇航局物理学家杰弗里-兰迪斯称,这颗新发现的类地行星距离地球约4.37光年,这一距离是地球到太阳距离的27.6万倍,因此这一星际航行将异常艰难,依靠传统火箭是绝对不行的,因为它们的最大速度只有约每小时28300公里。假如用传统火箭携带太空飞船上天,那么将需要约16.5万年的时间才能抵达半人马座阿尔法星。兰迪斯说,传统火箭的问题在于无法携带足够的燃料。

  利用反物质提供动力

    或许反物质发动机可以被用来提供动力,其动力来自于反物质与物质相互湮灭时释放出的巨大能量。然而,这种反物质发动机的问题在于如何在航行中产生足够多的反物质并将其储存下来。兰迪斯说:“目前,所有制造反物质的方法都需要大型粒子加速器,并且产生的反物质还为数不多。此外,如果要储存一克反物质的话,则需要一吨磁铁。储存大量反物质的想法听上去非常轻松,但是实施起来却不那么轻松了。这个设想目前还未被推翻,一点反物质就可以帮我们一个大忙。”

    英国著名物理学家施蒂芬-霍金此前曾表示,人类未来必将会离开太阳系寻找别的可生存行星,反物质能源将是星际旅行中飞船的主要动力。霍金说:“如果我们使用阿波罗任务中的化学燃料,飞抵最近的恒星需要5万年。这一时间太长了,因此科幻小说中常常有时空穿越的描述。不过,这一想法违背科学定律,因为不可能有物体的运动速度超过光速。不过,我们仍可以在科学定律的限制下找到办法,即利用物质/反物质对冲产生的能量,使飞船达到亚光速。这样我们仅需六年就能够飞抵最近的恒星,这一时间对于星际旅行者来说还可以接受。”

    尽管从原理上来说,科学家可以冷冻反氢,从而回避磁铁需求问题。但兰迪斯表示,一旦有些微反氢漏出并碰到四壁,就可能产生大量热量,结果加热冷冻的反氢,导致灾难性后果。然而,科学家们可能可以在星际太空船中利用反物质,引发核反应。反物质推进被看作是恒星际航行中极有前途的方式。根据著名的爱因斯坦相对论能量定律,物质和能量不仅是联系着的,而且质量和能量是不可分割的,质量可以全部转化为动能。由此利用物质——反物质湮没反应能把质量全部转变成动能,因此最大限度地发挥了物质的潜能。

  通过电磁场吸收纯氢

    物理学家罗伯特-布沙德提出的一个设想就使用电磁场,通过吸收氢来为核动力火箭提供燃料。科学家们把核燃料做成很多细小的颗粒--“微型氢弹”,然后通过激光或者粒子束加热到极高温度并引起微型氢弹爆炸,产生的冲击波和粒子流将形成反作用推力。逐个点燃“微型氢弹”可获得脉动式的持续推力。不幸的是,布沙德的这种喷气引擎可能无法工作。兰迪斯说:“星际媒介并不如布沙德想像的那么密集。到目前为止,所有尝试设计某种喷气引擎的想法产生的都是后拖力而不是后推力。况且,我们并不真正了解如何利用星际中的纯氢作为聚变燃料。实验室中的聚变燃料使用的是氘-氚或带氦3的氘,而对于聚变反应中的纯氢,我们不得要领。这个主意虽然不错,却不现实。”

  借助激光实现星际航行

    光航行可能是另一种方法--依靠光束提供的轻微推力进行轻便的反射航行。美国西雅图高级太空系统技术顾问约丁-卡尔解释说:“这个方法的特点是不携带推进所需的能量,而是使用传输来的能量。”光航行并不只是利用来自太阳的大量光能,它还利用了激光束提供额外推进力,尤其是在飞船航行到距离太阳较远处时。借助激光进行星际航行的问题在于,需要在很长时间中使用大量的光,以在人的寿命期间迅速抵达人马座阿尔法星,这意味着需要在整个航行过程中一直使用大量高能激光。然而,由于激光束在远距离外会分散开来,因此科学家们想到了使用粒子束为航行提供能量。兰迪斯解释说:“这种粒子束必须带中性电荷,这样才不会随时空而分散。这可能是一个可行的设想。”

    与传统的化学推进方式相比,激光推进最突出的优点是不需携带燃料。航天器在大气层中飞行时,只需对空气加热,穿越大气层后,只需少量工作物质即可工作,这样就可以把运载工具的有效载荷提高到15%以上,发射费用降低到每千克数百美元左右。自20世纪60年代初期出现激光器以来,由于激光推进巨大的潜在优势,美国、俄罗斯、德国等发达国家联合攻关,在激光推进领域进行了不懈的努力。后来随着小卫星技术和强激光技术的进一步发展,激光推进研究又掀起了热潮。目前美、俄等国已经提出并制造出了激光光船,并把激光推进作为发展运载工具优先考虑的目标。据预测,如果新一代大功率激光器的研制能够取得突破,到2015年前后,利用激光推进系统可将数百千克的小卫星送入轨道。

    乘坐“爆炸”穿越太空

    另一个星际航行的设想是乘坐爆炸穿过太空。这种“脉冲推进”要求在带有防护板的飞船后扔下许多炸弹,爆炸会冲击防护板,推动飞船前进。基于激光航行和脉冲推进,卡尔提出了一个综合设想--“帆束”,他表示:“一束激光可以像子弹一样推动飞船中许多的微型帆,这些微型帆一起又可以推动整个飞船。这样就可以使飞船速度提高到光速的十分之一,那么抵达半人马座阿尔法星就只需60到70年了。”

    虽然要找到一颗适合生命存在的类地行星并非易事(此前发现的绝大多数太阳系外行星均是与木星类似的高温巨型行星),但美国天文学家们却坚信,在半人马座A和半人马座B附近找到类地行星的几率是非常高的。最近10年以来,天文学家们已经在太阳系外发现了200多颗行星,不过,它们中的大部分都属于木星这样的巨型气态行星,根本不具备孕育生命的条件。其中有6颗结构类似于我们的地球。在这6颗类地行星中,有2颗非常寒冷,剩下的其它4颗由于距离其恒星太近而几乎没有存在生命的可能性。

“半人马”座可能存在类地行星

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作者:aymi 2008/5/4 15:58:01 | 回复楼主 举报 TOP

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