星际遨游指南

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22世纪之梦:以核聚变为动力的无人探测器从地球出发,以1.6亿公里的时速飞行几十年后,到达另一个恒星系统进行探索。

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数千名地球移民生活在“五月花”号星际飞船上,进行世世代代的旅行。飞船有自己的生态系统,旋转的圆柱形船身产生人工重力。巨大的舷窗外隐现出另一艘飞船。

美国亚拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心停车场边上,矗立着一个时代的遗物,在那个时代里,人类看似未来必将成为一个遨游太空的物种,这一前景就如卡纳维拉尔角上空升起的火箭一样历历在目、宏伟光明。
“这可不是模型,”我与美国国家航空航天局(NASA)物理学家莱斯· 约翰逊一起凝视这座由管道、喷管和防护壳拼凑成的10米高器械,他说道,“ 这是个如假包换的核能火箭发动机。”曾几何时,NASA提议用两艘宇宙飞船将12名宇航员送上火星,每艘飞船都用三台此种发动机推进。马歇尔太空飞行中心负责人韦恩赫尔·冯·布劳恩于1969年提出这项计划,而此前两周他的土星5号运载火箭刚刚将首批宇航员运至月球。核能发动机已在地面完成各项测试,只等升空。
但登陆火星的计划却没能实现。三十年后,六月里一个空气湿润的早晨,约翰逊满怀憧憬地望着我们面前这台18吨重的仪器。莱斯·约翰逊目前是一个评估小组的组长,该小组负责对空间科技“先进理念”的可行性进行评估,而NERVA(火箭飞行器用核发动机)可能正符合这一标准。“如果我们打算把人类送上火星,就应该重新把这种机器列入考虑范围。”约翰逊说,“这种火箭发动机所需推进剂仅是常规火箭的一半。”NASA目前正在设计一种用来取代土星5号的常规火箭,但具体的飞行目的地尚未确定。火星5号于1973年最后一次载人登月之旅后不久退役,NERVA计划也于1973年终结,连飞行测试都没进行。在那以后的整个航天飞机时代里,人类再没有到达过离地球600公里以外的地方。
这一切可能让我和约翰逊那天早上讨论的问题(人类有朝一日能够实现星际旅行吗?)听起来有点不切实际。

为什么这种想法在半个世纪以前看起来却更加合理呢?“当然我们那时候是有些疯狂。”普林斯顿高等研究院物理学家弗里曼·戴森说道。20世纪50年代晚期,戴森为猎户座计划效力,该计划的目标是建造一艘载人航天器,前往火星以及土星的卫星。NERVA的工作原理是用核反应堆将液氢加热后经喷管向后喷出,而猎户座太空船则不同,它在飞行过程中每0.25秒左右会向后投掷一枚小型核弹,从而踩着火球前进。“这一计划在当时充满巨大风险,”曾计划亲自上土星的戴森说道,“而我们做好了心理准备。那时候的气氛与现在完全不同,大家都认同无风险的历险是不存在的。”猎户座计划终结之后几年,戴森在《今日物理》期刊中概述了核弹驱动的宇宙飞船进行星际旅行的原理。

而在当今,概述我们永远不会进行星际旅行的原因要更加容易:路途太远、资金不足。相比之下,有可能实现这一目标的原因则不那么有说服力,但它们正逐渐增强:天文学家在很多附近恒星周围发现了行星,用不了多久一定能找到一个像地球一样可以孕育生命的星体,那一刻起,他们便可以找到具有足够吸引力的目的地。同时,我们现在的科技水平也比20世纪60年代高出许多。那天早上,在莱斯·约翰逊的办公室里,他递给我一团像是蜘蛛丝一样的东西,实际上是制作大型光帆的碳纤维材料样本——这种光帆借助太阳光或者激光束的能量,可能将探测器运至比冥王星更远的地方。“别小看了它,”约翰逊说,“这种材料或许真的可以将我们送至遥远星际。”
若想实现星际遨游,我们需要许多新物质和发动机,但同时也需要一些来自旧时代的遐思,这些东西还没有消逝,实际上,2011年最后一艘航天飞机加入土星5号的行列退役成为博物馆展品后,更是给世人留下无尽的想象空间。如今在一些满怀梦想的科学迷的对话中,可以听出旧时代那种向往之情和冒险精神,那种对太空的古老狂想。

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来自NASA的莱斯·约翰逊称,为星际飞船提供动力的一种可能的方式是,利用以日光或激光的微薄之力推动的光帆。帆面薄如发丝且可以反光,面积相当于一个小国家那么大。

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这张315平方米大的聚酯薄膜太阳帆于2005年在NASA位于俄亥俄州桑达斯基的布朗姆布鲁克实验站的真空室中进行了测试。NASA计划在2014年向天空发射太阳帆船,此探测器带有一张光帆,其大小相当于图中帆面的四倍。太阳帆船将向着太阳展开为时一年的航行。

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猎户座计划的设想是,利用船尾释放的核弹爆炸的冲击力推动飞船前行——但该计划仅执行到图中2米长的模型这一步就停滞不前了。该模型名叫热力飞车,如今陈放在史密森学会的一座仓库里。

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