星際太空旅行是可行的!只不過還要等很久很久……
2020-11-30 前瞻網星際太空旅行是可行的！只不過還要等很久很久……
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星際太空旅行是每個5歲孩子的幻想，在各種科幻系列小說中，它們的主角都會以奇妙的方式大膽地飛去那些從來沒有人去過的外星世界。那麼問題來了：隨著我們的火箭和太空探測器越來越先進，我們能指望殖民其他星球嗎?如果說這個夢想太遙遠的話，我們能不能至少向外星球發射太空探測器，讓它們告訴我們它們看到了什麼?
星際旅行和探索在技術上其實是可能的，它並沒有違反任何物理定律，但這不代表它很容易，也不意味著我們在有生之年能夠實現星際旅行，更別說在這個世紀了。星際旅行是一件非常困難的事。
向外旅行
如果你很有耐心的話，那麼其實我們已經達到了星際探索的狀態。我們有幾個太空飛行器已經在逃逸軌道上，這意味著它們即將離開太陽系，並且再也不會回來。美國宇航局的先驅者任務，旅行者任務，以及最近的新視野號任務都已經開始了它們漫長的太空之旅。人們現在認為旅行者號已經離開了太陽系，因為與太陽風相比，旅行者號探測到更多銀河系背景粒子和塵埃。
我們早就已經有星際空間探測器了，聽著是不是挺好?但是，它們的速度很慢。我們的每一個星際探索器都以每小時數萬英裡的速度飛行，這聽起來相當快，但放到宇宙的尺度來說，這根本就微不足道。而且，由於它們之前的任務是探索太陽系內的行星，所以它們也並沒有朝著任何特定恆星的方向前進。如果這些宇宙飛船裡面的任何一個最終會朝著我們最近的鄰居——比鄰星(Proxima Centauri，距離我們只有4光年)飛去的話，那麼它們要在大約8萬年之後才會抵達。
我不知道你們怎麼想，但是我不認為NASA的任務預算有這麼長的時間跨度，而且，在這些探測器到達任何地方之前，它們的核電池早就沒電了，它們最終只會變成一堆鐵塊。不過這在某種程度上也算是一種成功，你想想看：雖然它不是你想像中的那種星際旅行，而且看起來好像也只是在恆星之間隨便丟了一塊垃圾而已，但我們的祖先就不見得能夠完成這樣的壯舉。
速度比賽
為了進行星際飛行，探測器必須要飛得非常快，它的速度最起碼要有光速的十分之一。以這樣的速度，宇宙飛船可以在幾十年內就到達比鄰星，並且在幾年後傳回照片，而這一切都可以在人類的一生中完成。
要達到這樣的速度需要大量的能量。我們可以選擇通過燃料來獲得這些能量，但使用燃料作為能量來源的話，大量燃料將會增加飛船的質量，使飛船更難推進到那麼快的速度。一些核動力宇宙飛船的設計和草圖也正在試圖實現這個目標，但除非我們可以把成千上萬顆核彈放進火箭裡，否則的話，我們需要想出其他的主意。
也許，最有希望的其中一個想法就是固定飛船的能量來源，並在飛船飛行時以某種方式將能量輸送到飛船上，而雷射就是可以實現這種想法的其中一種方法。輻射非常擅長把能量從一個地方轉移到另一個地方，在廣闊的宇宙空間當中更是如此，太空飛行器可以在太空中捕獲這些能量並推動自身前進。
這就是「突破攝星計劃」背後的基本理念，該計劃旨在設計一艘能夠在幾十年內到達最近恆星的太空飛行器。在這個項目的簡述中，一個大約100千兆瓦的巨型雷射陣列將會射向地球軌道上的一艘宇宙飛船，這艘宇宙飛船有一個反射能力很強的巨大太陽帆，雷射射到太陽帆之後會反彈，給飛船提供動力。但問題是，這100千兆瓦雷射的威力和一個背包差不多，是的，你沒看錯，如果我們向飛船發射10分鐘的雷射，然後要求飛船的速度達到光速的十分之一的話，那麼這艘飛船的重量不能超過1克。
要知道，那是一個回形針的重量。
給螞蟻坐的宇宙飛船
使宇宙飛船以所需的速度飛行是星際旅行的關鍵。100千兆瓦的雷射本身已經比我們設計過的任何雷射都要強大很多個數量級了。(100千兆瓦是美國所有運行核電站總裝機容量的總和)。而這個質量不能超過1克的飛船還必須包括一個攝像頭、計算機、電源、電路、外殼、與地球通信的天線以及整個光帆本身。
此外，那個光帆還必須要有著無可挑剔的反射度，哪怕它只是吸收了一點點雷射，它都會把雷射轉換成熱量而不是動量，在100千兆瓦的條件下，這就意味著光帆會直接熔化，這對太空飛行器非常不利。
一旦加速到光速的十分之一，真正的旅程就開始了。在40年的時間裡，這艘小宇宙飛船將會經受星際空間的考驗和痛苦。它將會受到高速運動塵埃顆粒的影響，雖然這些塵埃非常微小，但在這樣的高速之下，這些塵埃也能造成難以置信的破壞。除此之外，各種恆星發射的宇宙射線(高能粒子)也會擾亂太空飛行器內部的精密電路。一旦旅程開始，宇宙飛船將會受到這些宇宙射線的不停轟擊。
突破攝星計劃可行嗎?原則上來說確實是可行的，就像上面說的那樣，它並沒有違反任何的物理定律。但是，依靠我們目前的技術水平(或者對我們未來技術的合理預測)，完成這樣的任務並不容易，甚至是不可能。我們真的能造出那麼小、那麼輕的宇宙飛船嗎?我們真的能製造出如此強大的雷射嗎?像這樣的任務真的能經受住深空的挑戰嗎?
答案並不重要，真正重要的是：我們究竟願不願意花這麼多錢去探討這個計劃的可能性。
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