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耗美國(guó)10%電能,20年將殖民者送到三體星,科學(xué)家終于找到辦法了

2022-01-23 22:43 作者:徐德文科學(xué)頻道  | 我要投稿


科幻小說(shuō)《三體》中,三體人發(fā)現(xiàn)地球可以生存后,大批艦隊(duì)迅速上路,將在400年內(nèi)抵達(dá)太陽(yáng)系,占領(lǐng)地球,將所有人類趕到大洋洲,自己占有地球上其他土地和資源。

之所以要400年,是因?yàn)楸揉徯堑降厍蚓嚯x4.2光年,三體人的飛船只能達(dá)到光速的1%,這也導(dǎo)致地球人有400年的時(shí)間來(lái)應(yīng)對(duì),鹿死誰(shuí)手其實(shí)成了未知數(shù)。

不過(guò)現(xiàn)在,三體人還沒(méi)出手,美國(guó)一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)準(zhǔn)備搶先“入侵”三體星了,而時(shí)間,可能僅需20年!

這項(xiàng)研究來(lái)自加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校,科學(xué)家們的計(jì)劃是耗用占美國(guó)電網(wǎng)十分之一的電量,將微型光帆飛船加速到30%光速,從而在20年內(nèi)抵達(dá)比鄰星,開(kāi)啟對(duì)我們太陽(yáng)系最近鄰恒星系的殖民活動(dòng)。

你可能覺(jué)得不可思議,光帆飛船有多大,能載人嗎?書(shū)中地球科技發(fā)展幾百年后,能送去三體艦隊(duì)的,還只是一顆人類的大腦呢。

科學(xué)家們?cè)O(shè)想的“殖民者”當(dāng)然不是人,而是這個(gè)星球上最堅(jiān)韌的物種——水熊蟲(chóng),無(wú)論在何種極端環(huán)境中,它都能信馬由韁,怡然自得地活著。

你可能已啞然失笑了,水熊蟲(chóng)不就是《三體》中三體人的原型嗎?環(huán)境惡劣就脫水躲進(jìn)倉(cāng)庫(kù),恒紀(jì)元來(lái)了拿出來(lái)往水里一扔,泡水就復(fù)活了。美國(guó)科學(xué)家可真是頑皮,這是要開(kāi)創(chuàng)三體文明,把科幻變成現(xiàn)實(shí)嗎?

這也是沒(méi)有辦法的辦法,根據(jù)相對(duì)論的說(shuō)法,任何有靜止質(zhì)量的物體,速度越快,越接近光速,質(zhì)量就會(huì)變得越大,加速需要的能量也就越多,到最后你無(wú)論耗費(fèi)多大的能量,也是難以向光速更近一步。

所以科學(xué)家們開(kāi)始討論用激光加速輕質(zhì)量的光帆飛船,來(lái)向我們最近的恒星系“殖民”,而這,可能是目前唯一有望快速實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。


根據(jù)科學(xué)家們的測(cè)算,可以在地球上建設(shè)大型激光陣列,集中起來(lái)推動(dòng)太空中的光帆飛船——可能只有人類的手掌大小,將其加速到30%光速,這樣就可以在20年內(nèi)抵達(dá)比鄰星。

由于飛船太小,當(dāng)然不可能把人類送過(guò)去,而體型微小,可以耐151°C高溫,接近絕對(duì)零度-272°C低溫,高達(dá)人類1000倍致死量X射線等極端輻射,或真空及極端大氣壓下都能生存的水熊蟲(chóng),當(dāng)然就是最好的“人”選了。

然而要把水熊蟲(chóng)送去三體星,付出的代價(jià)絕對(duì)不菲,由于陽(yáng)光強(qiáng)度隨距離不斷降低,必須在地球上建立大型激光陣列,才能推動(dòng)太空中的光帆加速。

美國(guó)宇航局的星光計(jì)劃已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種激光相控陣列,可以擴(kuò)展到相對(duì)論飛行所需的尺寸,大約是1公里到10公里的規(guī)模,每次發(fā)射需耗費(fèi)100吉瓦數(shù)量級(jí)的定向能量功率,約為美國(guó)電網(wǎng)的十分之一,可以逐漸將光帆加速到30%光速,從而可以在20年內(nèi)抵達(dá)比鄰星。

你是不是已歡欣鼓舞了?人類,不,人類的技術(shù)終于可以走出太陽(yáng)系,向臨近的恒星系殖民了。雖然殖民的只是微不足道的水熊蟲(chóng),但假以時(shí)日,誰(shuí)敢說(shuō)它們不會(huì)在另一個(gè)星球上演化出更大更高級(jí)的物種,甚至智慧生命呢?

然而你可能忘記了一個(gè)關(guān)鍵——速度,如此快的速度,30%光速,到達(dá)比鄰星后該如何減速呢?如果不減速,直接撞向行星,飛船肯定直接氣化,水熊蟲(chóng)殖民者們也不可能經(jīng)受如此極端的高溫,沒(méi)有任何可能幸存下來(lái)。

科學(xué)家們思考了各種減速的辦法,不過(guò)在30%光速下,似乎沒(méi)有一種可以實(shí)用。目前最有可能的,是利用來(lái)自比鄰星的陽(yáng)光反向推動(dòng),但計(jì)算表明,光帆飛船速度需小于5%光速才有可能,所以目前還是無(wú)解,即使發(fā)射飛船,做的也是無(wú)用功,而水熊蟲(chóng)殖民者們,恐怕就只有從先驅(qū)直接變成先烈了。

我倒是想到了一種辦法,可以將光帆做成鏡面可變形的,接近比鄰星后,讓光帆變成拋物面,激光匯聚到光帆后,反射聚焦到飛船的鏡面上,再反射反向推動(dòng)飛船,同時(shí)通過(guò)調(diào)整反射鏡面的角度,還可以控制飛船的飛行方向,就和帆船逆風(fēng)航行的道理差不多。

這么簡(jiǎn)單的方法,科學(xué)家們都沒(méi)有想到,估計(jì)太難了,沒(méi)什么可行性,你還有什么更好的辦法呢?

這項(xiàng)研究發(fā)表在《Acta Astronautica》上,標(biāo)題是:

Interstellar space biology via Project Starlight




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