超級地球的外星人發射火箭進入太空有多難

在銀河系中，比地球更大的巖石行星是很常見的，其中一些行星可能孕育生命，這將產生一個有趣的問題：這樣的行星產生多大的引力？生活在這些超級地球行星的外星人發射火箭進入太空有多難？目前，依據最新一項研究，外星人從超級地球行星發射火箭和宇宙飛船並不容易。

　阿波羅土星V火箭重量達到3000噸，相同等級的火箭在超級地球上發射則需440000噸重，相當於埃及吉薩大金字塔的質量。生活在超級地球上的外星人想脫離引力作用非常難。

　　圖中是藝術家描繪的Kepler-69c，這是一顆位於天鵝星座宜居地帶的超級地球，它距離地球2700光年。如果有智慧外星人生存在這顆行星，他們將很難通過發射太空飛行器離開這顆行星，因為超級地球的引力非常強。

　　據報導，生活在一顆大型巖石行星的外星文明，他們探索太空可能比地球人類更加困難！之前科學家分析稱，比地球更大的巖石行星，強大的引力作用將使任何外星文明發射衛星探索宇宙變得很難。目前，一位物理學家提出了一項最新「外星人救援計劃」，聲稱他們研製一種叫做「太空系鏈（space tether）」的多重系統，使用一根旋轉軌道繩索可將太空飛船彈射至遙遠太空區域。

　　研究報告作者、美國密西根大學天體物理學家亞歷克斯·豪維（Alex Howe）說：「當我首次聽到太空系統時，我的第一反應是它無法工作。然而之後進行了計算，吃驚地發現該方法能夠節省大量的燃料和能源。」

　　超級地球，超級重力

　　通常系外巖石行星的體積比地球大10倍以上，它們經常被稱為「超級地球」。它們是環繞其它恆星最普通的行星，天文學家迄今勘測發現大約1000多顆巖石行星。但是，由於巖石行星引力較強，能夠保持避免宇宙輻射的較厚密保護性大氣層，一些研究人員猜測稱，巖石行星的環境可能比地球更有利於孕育生命形式。

　　火箭必須攜載燃料升空，因此每增加1磅重的推進燃料，將使火箭變得更重，需要更多的燃料，則意味著火箭更重——該效應被稱為「火箭等式」，是基於對太空飛行數學函數描述的。因此，雖然阿波羅土星V火箭重量達到3000噸，相同等級的火箭在超級地球上發射則需440000噸重，相當於埃及吉薩大金字塔的質量。

對於技術先進的外星文明，超級地球可能是一個「陷阱」。據統計，太空飛行器脫離地球萬有引力需要達到的速度是4萬公裡/小時，這一飛行速度已經非常快了，同時還需要大量化學火箭燃料。Kepler-20b是距離地球950光年的一顆超級地球行星，其質量大約是地球的10倍，如果Kepler-20b孕育技術先進的文明形式，外星人研製的太空飛行器的逃逸速度（脫離行星強引力束縛所達到的飛行速度）必須達到9.6萬公裡/小時。

　　彈射至太空軌道

　　在5月16日發表的最新研究報告中，豪維描述了一個外星人混合發射系統，並非僅使用火箭發射離軌太空飛行器，外星人首先在其星球軌道上放置一個巨大纜繩，這個纜繩有時也稱為「太空空投器（skyhook）」，長度數千米，緩慢地環繞星球中心旋轉。當纜繩旋轉時，纜繩一處末端將朝向行星表面下墜，意味著火箭朝向空中發射的航程縮短，或許是50-70公裡，並且火箭鉤住了纜繩一處末端。旋轉中的「太空空投器」將繼續旋轉，使火箭向上推進發射，該過程猶如一個彈弓的結構，使超級地球的火箭至更遠位置。霍維將這種效應比作一位長曲棍球玩家使用超長球桿以驚人速度擊打一個球。

　　雖然「太空空投器」的概念已存在很長時間，霍維表示，這是第一次對超級地球提出外星文明的太空飛行器推進方法。其他提議的一些技術，例如：160000千米高的太空升降艙，所需材料的強度大於當前任何已知材料。他補充稱，從未建造的核火箭，所需發動機比當前使用的化學燃料火箭更強大，這種核火箭也被認為是脫離超級地球的一種方法。但是該技術要求在太空飛行器下方引爆一枚核彈，引爆產生動力驅動太空飛行器向太空方向飛行，該技術需要朝向地面噴射破壞性輻射物質，並要求具有非常堅實的材料保持太空飛行器形成一個整體。

　　並未參加這項研究的哈佛-史密森天體物理中心理論物理學家阿維·羅卜（Avi Loeb）說：「這是一個有趣的建議。」但是他想知道，是否「狂妄的太空空投器計劃」值得外星人去追崇，建造「太空空投器」的材料要求標準像太空升降艙一樣高，因此超級地球外星人研發團隊可能更加實際地考慮採用強大化學反應，使用火箭燃料或者發射核火箭等更加安全的方法。

超級地球上的文明可能有傳統火箭之外的其他途徑把太空飛行器發射到軌道上，例如，沿纜繩運行的太空電梯。但是，太空電梯的一個限制性因素是纜繩材料的強度。目前已知最適合的材料——碳納米管——強度也只能與地球引力相抗衡。目前尚不清楚強度更高的材料在物理上的可行性，因此也很難預測超級地球上是否可能存在太空電梯。