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“核能星舰”,送你到阿尔法星系
http://www.100md.com 2012年8月1日 知识窗 2012年第8期
     在最近100年,人类不但学会了如何飞行,而且通过宇宙飞船离开了地球,学会了在太空中生活。但对于人类来说,进行载人“星际旅行”仍是一个不切实际的梦想,因为距太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星系的比邻星距离地球足有4.22光年(约39.9万亿公里)。人类通过现在的科技,譬如航天飞机进行星际旅行,根本不可能在有生之年抵达最近的星际。

    不过,一些美国天文学研究专家,包括《天文学》杂志副主编比尔·安德鲁斯和“星际发动机”网站创始人、太阳物理学博士伊安·奥尼尔等人却在最近宣称,人类不需要虫洞或反物质引擎,只需利用现有的最先进科技,在未来几十年中进行载人“星际旅行”是完全有可能的事情,唯一的问题只不过是人类愿不愿意而已!

    利用现有核技术,人类可造出“核能星舰”

    安德鲁斯称,人们最熟悉的航天飞机,它的发动机使用的是液态氧和液态氢混合燃料,每公斤燃料只能产生100兆焦的能量。借助这样的动力系统驶向半人马座比邻星,在100年内所需的燃料之多是令人无法想象的事情,通过航天飞机根本无法实现恒星间的“星际飞行”。不过,如果使用核能,尤其是核裂变能量,将可以提供更大的引擎动能。核裂变可产生每公斤100万亿焦耳的能量密度,比航天飞机的能量密度高100万倍,这样核能太空船只需携带数十万吨的氢气作为反应堆燃料,就可以进行星际旅行了。所以,科学家利用现在的核裂变科技,完全可以造出一艘“核能星舰”,载着人类进行未来的星际之旅。不过,由于核裂变和星际高速旅行将会使机身产生极端高温,所以人类需要先发明出更先进的耐热物质来制造星舰,同时也需要发明出更好的冷却系统。
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    而如果人类能够在未来数十年中掌握可控的核聚变技术,发明出核聚变推进器,那么星际之旅将更加成为可能,因为核聚变产生的能量密度可以高达每公斤300万亿焦耳。据美国阿拉斯加大学科学家安德里斯·茨奥拉斯称,核聚变推进器的最好反应燃料是氘—氦3,但氦3在地球上相当稀少,所以人类必须先到月球或木星等气态行星上采集到足够多的氦3原料后,方能打造核聚变推进器星舰。此外,由于核能推进器会产生辐射问题,所以,要想星舰宇航员们的健康不受到损害,科学家还需发明先进的核辐射防护系统。

    抵达4.22光年比邻星,“核能星舰”只需耗时50年

    美国“星际发动机”网站创始人奥尼尔博士说:“一些科学家预测,核聚变星舰的速度或许可以达到光速的1/10。如果照这样推算,那么它不用50年就可以抵达半人马座阿尔法星系。”

    在长约50年的时间中一直进行“星际旅行”,即使一个宇航员20岁时出发,到达半人马座时也已经到了70岁高龄,是否会有宇航员愿意将一生的时间都献给危险的星际旅行事业?奥尼尔说:“这是主要问题,星舰机组人员开始星际旅行时,必须明白他们要耗费一生时间,才能抵达另一个外星世界。所以,星际旅行更像是一项巨大的社会实验,巨大的星舰必须要像一个可以完全自给自足的小城市。”
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    “核能星舰”上不仅要提供可以模拟人造重力的旋转舱,还要具有零重力环境下的食品种植系统。星舰人工智能可以提供安全的自动驾驶,包括改变航线躲避危险或自动修理故障等。

    “核能星舰”将如“小城市”,宇航员可生儿育女

    在星际之旅中,“核能星舰”的机组成员们和地球的通讯将成为一个大问题,除非机组人员一路释放一些“信号转播站”,才能在如此遥远的距离中保持信号传输的清晰度。不过即使这样,任何通讯信号都可能要花几年时间才能传到地球。奥尼尔说:“当一个信息要花两年时间才能从地球传送到星舰上,那么这个信号还有什么意义?”

    通讯传播问题将导致另一个更严重的问题,那就是宇航员们的心理孤独感。宇航员们必须具有极强的心理素质和心理准备,来有效克服这种“孤独感”,他们要能够像在与世隔绝的“世外桃源”中生活那样自得其乐、不感到孤独。为了传宗接代,他们甚至需要在星舰上生儿育女,繁衍后代。
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    星际旅行“社会问题”多:

    “星舰二代”将和地球毫无关系

    奥尼尔说:“很难想象星际旅行者如何看待他们自己,尤其是在星舰上诞生的下一代,他们和父辈的出生地——地球可说毫无关系。长期的星际任务与其说是一个技术问题,不如说是一个社会问题。机组成员们在星际之旅中生儿育女,他们能否提供足够大的基因池,使他们未来的后代能一直拥有健康的身体?星舰上会不会发生叛乱?他们在太空中航行20年后,是否会改变主意,决定掉头打道回府?对于那些出生在星舰上的孩子来说,这一切是否公平?他们是否别无选择,必须继续完成从他们父母那开始的星际探险任务?”

    “星际旅行”代价高达3.45万

    亿元,等同美国打一场“二战”

    科学家称,即使打造“核能星舰”的所有技术问题都能得到解决,制造星舰的费用仍将是一个天文数字。早在1978年,英国行星协会发起的“代达罗斯计划”就探讨过利用现代和未来数十年的科技进行星际之旅的可能性,并认为一趟星际探险任务的代价将耗资1万亿美元。如果算上通货膨胀,那么在2012年测算一趟星际探险任务的代价是3.45万亿美元,其中建造“核能星舰”的花费将占据主要部分。奥尼尔说:“核能星舰进行星际之旅的能量需求,将至少是我们整个行星发电能量的100倍。”

    3.45万亿美元的“星际之旅”代价到底有多高?我们只需通过其他一组数据进行比较就可以了解:美国的航天飞机计划耗资1946亿美元,美国州际高速公路系统耗资4660亿美元,全球科技产品总消费额是1.04万亿美元,美国冷战时期核武器库耗费2.8万亿美元,美国在二战中共耗资4.1万亿美元,美国2011年的国内生产总值(GDP)是15.1万亿美元,美国2011年的总债务是36.6万亿美元。所以相近的数字是,进行一趟“星际之旅”的代价和美国打一场二战的代价差不多。

    不过,奥尼尔同时也认为,尽管打造“核能星舰”耗资巨大,但该科技却会创造出无数的就业岗位和新的经济增长点。“核能星舰”将会形成一个新的科技工业,核聚变动力系统也将会使全球的电力变得更便宜、更清洁。, 百拇医药(爱尔)