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    太空旅行并非是指太陽(yáng)系各行星之間的旅行，而是到太陽(yáng)系以外的行星（即非太陽(yáng)的其他恒星的行星）上旅行。為什么要進(jìn)行太空旅行呢？這是討論太空旅行時(shí)必須涉及的一個(gè)問(wèn)題。理由之一或許是：我們所在的行星——地球的資源終將耗盡。

    另一個(gè)理由是：既然太陽(yáng)系以外也有行星，或許還有生命存在，那么我們有什么理由不去看看呢？人類自古以來(lái)一直充滿好奇心，科幻作品長(zhǎng)久不衰就是一個(gè)明證。

    為了前往其他的恒星-行星系統(tǒng)，我們必須克服種種大障礙：科學(xué)的、社會(huì)的和經(jīng)濟(jì)的。NASA和美國(guó)國(guó)防部研發(fā)機(jī)構(gòu)迄今已向科幻色彩濃烈的“百年星艦”項(xiàng)目撥款50萬(wàn)美元，該項(xiàng)目的終極目的是在100年內(nèi)實(shí)現(xiàn)太空旅行。盡管這個(gè)目標(biāo)看來(lái)過(guò)于樂(lè)觀，但也反映了科學(xué)家對(duì)太空旅行充滿渴望。2011年10月，美國(guó)舉行了“‘百年星艦’研討會(huì)”，到會(huì)者包括著名天文學(xué)家和科幻作家。這次研討會(huì)的目的是辨識(shí)太空旅行所面臨的難題和可能的解決辦法。

    太空旅行的確令人望而生畏。如果把地球與月球之間的距離假定為20米，那么地球與太陽(yáng)之外的最近一顆恒星——半人馬座阿爾法星之間的距離，就是地球與月球之間的實(shí)際距離——38.44萬(wàn)千米。

    經(jīng)過(guò)幾千年時(shí)間，人類從每小時(shí)4千米的“溜達(dá)”速度提高到了在“阿波羅號(hào)”登月飛船上的速度——每小時(shí)40000千米。但是，要想在幾十年之內(nèi)到達(dá)半人馬座阿爾法星的話，“阿波羅號(hào)”飛船的速度得再提高10000倍，也就是接近光速。事實(shí)上，為了實(shí)現(xiàn)太空旅行，我們不只需要飛得更快，而且需要更迅速地實(shí)現(xiàn)飛得更快。盡管面臨這一切看似不可戰(zhàn)勝的難關(guān)，但科學(xué)家相信去太陽(yáng)系以外的行星旅行有朝一日一定能夠?qū)崿F(xiàn)。下面，我們就來(lái)看看太空旅行的五大步驟。步驟一建造星際飛船

    對(duì)于太空旅行來(lái)說(shuō)，今天的火箭所能達(dá)到的速度簡(jiǎn)直就是蝸牛速度。星際飛船需要強(qiáng)大的新的推進(jìn)方式。熱核火箭

    飛船必須有燃料才有推進(jìn)力，飛船速度的增加取決于燃料的呈級(jí)數(shù)增加。如果要達(dá)到排氣噴管氣體速度的3倍，所需燃料就是火箭其余部分重量（所謂“干重”）的20倍。說(shuō)實(shí)話，氫和氧的化學(xué)燃燒實(shí)在是太慢了。使用裂變反應(yīng)芯的熱核火箭能讓大型載人飛船在太陽(yáng)系內(nèi)旅行，前提是飛船能采集、利用其他地方例如氣態(tài)巨行星的資源（氫是氣態(tài)巨行星大氣層的主要組分之一）。早在冷戰(zhàn)時(shí)期，蘇聯(lián)和美國(guó)就開(kāi)始研發(fā)熱核火箭。事實(shí)上，要想盡快實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)系各行星之間的載人旅行，熱核火箭是最佳運(yùn)載工具。然而，要想實(shí)現(xiàn)太空旅行，則需要驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)的那種核反應(yīng)——聚變。1978年，英國(guó)一項(xiàng)名為“代達(dá)羅斯”（代達(dá)羅斯是古代建筑師和雕刻家，曾為克里特國(guó)王建造迷宮）的星艦概念項(xiàng)目提議，利用“惰性聚變”驅(qū)動(dòng)火箭。

    也就是：用激光從各個(gè)方向壓縮氫同位素小丸，直到壓縮成很小的體積；壓力增大到足以產(chǎn)生氫核熔合反應(yīng)，釋放能量，熱質(zhì)從排氣噴管以超高速噴出。利用熱核火箭能把我們送往附近的恒星，但飛行時(shí)間仍需幾百年，更何況首先得在地球上實(shí)現(xiàn)核聚變，而這一點(diǎn)至今也未能做到。更長(zhǎng)遠(yuǎn)地看，我們可能要發(fā)展出物質(zhì)-反物質(zhì)火箭。當(dāng)反物質(zhì)與常態(tài)物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，它們會(huì)互相湮滅，產(chǎn)生的能量是聚變反應(yīng)的300倍。但問(wèn)題是，我們迄今未能研發(fā)出制造大量反物質(zhì)的技術(shù)。

    曲速引擎在美國(guó)著名科幻片《星際迷航》中，曲速引擎帶領(lǐng)人類在星系內(nèi)超光速穿梭。超光速旅行真有可能嗎？根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，如果擁有負(fù)質(zhì)量，超光速就并非不可能。有了負(fù)質(zhì)量，就能扭曲時(shí)-空形狀，從而允許在極其遙遠(yuǎn)的位置之間的運(yùn)輸。

    擁有負(fù)質(zhì)量的東西（包括物體和空間）的行為極為怪異，可以使引力場(chǎng)不復(fù)存在或者不會(huì)對(duì)物體或空間造成影響。雖然我們都沒(méi)見(jiàn)過(guò)擁有負(fù)質(zhì)量的東西，但量子力學(xué)允許這樣的東西存在。理論物理學(xué)界對(duì)負(fù)質(zhì)量是否可用于太空旅行一直存有爭(zhēng)議，原因是扭曲時(shí)空所需要的能量大得實(shí)在令人難以置信，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)從一顆恒星上所能得到的能量。

    如果能夠捕捉到足夠的能量，就能扭曲一塊時(shí)-空區(qū)域，創(chuàng)造“曲速泡”或稱“時(shí)空泡”。這個(gè)“泡泡”的大小只容得下一艘星際飛船?！芭菖荨鼻胺降臅r(shí)-空將被壓縮，背后的時(shí)-空將膨脹，由此推進(jìn)飛船前進(jìn)?？墒牵芰繌哪睦飦?lái)？能量又怎樣產(chǎn)生？

    科學(xué)家過(guò)去估計(jì)，創(chuàng)造一個(gè)“曲速泡”所需的能量，相當(dāng)于一個(gè)星系的質(zhì)量（愛(ài)因斯坦向我們證明了質(zhì)量和能量可以互換，而質(zhì)量和能量都能塑造時(shí)-空）。現(xiàn)在，科學(xué)家相信，也許木星的質(zhì)量就足夠了。但即便這樣，我們也仍有很長(zhǎng)的路要走。請(qǐng)注意：哪怕最大的氫彈，也只能把幾千克的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊Ｔ凇扒倥荨钡囊?guī)模上扭曲時(shí)-空并非21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)所能做到的，甚至就連進(jìn)行這方面的實(shí)際試驗(yàn)都很遙遠(yuǎn)——這個(gè)理念至今仍停留于理論。至少?gòu)哪壳皝?lái)看，像《星際迷航》中那樣的由雙鋰晶體驅(qū)動(dòng)的曲速引擎仍然停留在電影道具階段。射速能量帆

    早在1610年，在注意到彗星尾巴被吹離太陽(yáng)方向之后，德國(guó)科學(xué)家開(kāi)普勒就提出了用帆推動(dòng)飛船的設(shè)想。今天，真的有了由太陽(yáng)帆驅(qū)動(dòng)的飛行器，例如由太陽(yáng)輻射加速的星際風(fēng)箏-飛行器。不過(guò)，使用這樣的飛行器，哪怕就是到達(dá)距離地球最近的非太陽(yáng)恒星，也要花幾千年時(shí)間。有可能真正實(shí)現(xiàn)星際飛行的是一種21世紀(jì)的飛船，即射速能量帆，簡(jiǎn)稱帆飛船。這一理念就是利用電磁波傳輸能量穿越太空的能力，在超遠(yuǎn)距離產(chǎn)生力量。射束的來(lái)源——投射器再加一部天線，把強(qiáng)力激光或微波投射到一面超大帆上。帆發(fā)射激光束或微波束，獲得動(dòng)量“推動(dòng)”飛船。這樣的飛船出現(xiàn)在好萊塢科幻大片《星球大戰(zhàn)》的第二集中。投射器的樣子頗像人造衛(wèi)星的接收天線碟，只不過(guò)要大很多很多倍。

    帆飛船最昂貴的部分是投射器。它將利用開(kāi)采自月球或小行星的材料在太空中建造，定位在靠近太陽(yáng)的地方，以強(qiáng)烈的太陽(yáng)能為動(dòng)力源。射束能量的最大優(yōu)勢(shì)就是把沉重的投射器丟在后面，而光帆攜帶著乘員和荷載被驅(qū)離到很遠(yuǎn)的地方。接著，投射器可重新用于未來(lái)的任務(wù)。就像19世紀(jì)的鐵路，一旦鋪就鐵軌，列車本身的費(fèi)用就小多了。帆飛船的物理學(xué)原理已被證明，但如何建造超巨型的投射器和太空帆是大問(wèn)題。投射器的寬度可能達(dá)數(shù)千米，太空帆的長(zhǎng)度可能達(dá)幾百千米。經(jīng)濟(jì)學(xué)研究表明它們效率太低而費(fèi)用極大，但科學(xué)家仍在探尋射速能量帆是否有朝一日可能適用。步驟二深空導(dǎo)航

    選擇路線并不難，難在尋找參考位置和克服星際風(fēng)險(xiǎn)。目標(biāo)恒星已經(jīng)選定，但浩瀚太空，我們?cè)鯓硬拍苤牢覀兊娘w船在什么位置呢？為了確定星際飛船的位置，可以利用三角測(cè)量法來(lái)測(cè)定飛船與已知的幾顆恒星之間的角度，或者定位多顆脈沖星。脈沖星是旋轉(zhuǎn)的中子星，它們以短到幾千分之一秒的時(shí)間間隔發(fā)出規(guī)則的強(qiáng)烈微波脈沖。星際飛船的速度可通過(guò)計(jì)量脈沖頻率來(lái)確定。隨著飛船移動(dòng)，飛船速度將需要運(yùn)用多普勒頻移來(lái)進(jìn)行調(diào)整。還有，星球之間的空間并不空曠，星際塵埃也是個(gè)大問(wèn)題。雖然單粒塵埃的直徑可能只有幾百萬(wàn)分之一米，但一艘穿行距離為10光年的星際飛船的每平方毫米面積得忍受1000次撞擊。在前往半人馬座阿爾法星的旅途中，飛船將緩慢卻又持續(xù)地遭遇星際塵埃的撞擊（或稱侵蝕），船體將被撞破。避免這種侵蝕的一種途徑，是在飛船前方幾米處設(shè)置一面金屬箔板。來(lái)襲的塵埃微粒穿越箔板，穿出時(shí)已經(jīng)離子化（作為帶電電子或離子），然后擊中一面靜電屏蔽盾——某種“力場(chǎng)”，或許是一個(gè)充電網(wǎng)格。這面“盾牌”將保護(hù)它后面的所有飛船部件。只需幾千伏特就能讓電子轉(zhuǎn)向，而要讓離子轉(zhuǎn)向則需要100萬(wàn)伏特。

    對(duì)真空的深空而言，產(chǎn)生這樣一面靜電屏蔽盾并不是問(wèn)題。因此，剩下的風(fēng)險(xiǎn)就是較大的微粒。這樣的微粒雖然很罕見(jiàn)，但我們不知道它們究竟有多罕見(jiàn)，是否會(huì)構(gòu)成威脅。不過(guò)，來(lái)自飛船的離子化激光脈沖在雷達(dá)導(dǎo)向之下應(yīng)該能阻止它們。深空旅行自己導(dǎo)航科學(xué)家最近宣布，到達(dá)生命盡頭的恒星或許有助于飛船進(jìn)行深空旅行時(shí)的導(dǎo)航。