“流浪地球”的目的地

文/乔辉

《流浪地球》中，人类要带着地球飞往哪里呢？当然是越近的地方越好了。我们知道，距离太阳系最近的恒星是“比邻星”，只有4.2光年。当然，4.2光年对于我们来说也是巨大的空间尺度了，要知道1光年大约等于9.5万亿公里。

目前，飞往外太空的最快探测器是“旅行者一号”，它正在以17公里/秒的速度在星际空间中飞奔。如果让“旅行者一号”飞往比邻星，那么需要73000多年才能抵达。

比邻星所在的恒星系统其实是包含了三颗恒星。其中两颗恒星离得很近，从远处无法分开的，看起来就像是一颗恒星，比邻星由于亮度太小，裸眼无法看到，要用好一点的望远镜才行。由于这三颗星是半人马座最亮的星点，因此称为“半人马座α”星。

具体来讲，半人马座α星是由两颗太阳大小的恒星相互围绕公转，外加一颗相对距离较远的“比邻星”组成。这个恒星系统也是刘慈欣《三体》小说的切入点。实际上，这样的三体系统是稳定的，不会造成《三体》中所描述的“恒纪元”和“乱纪元”现象。

▲ 比邻星恒星系统中三颗恒星的相对关系，以及在比邻星周围发现的比邻星b行星

▲ 站在比邻星b上看到景象。远处地平线上是红彤彤的比邻星

比邻星适合生命生存吗？

在2016年，欧洲南方天台发现一颗行星围绕比邻星公转，该行星距离比邻星约0.05个天文单位（750万公里），质量相当于地球的1.3倍。令人兴奋的是，该行星可能处于比邻星的“宜居带”中。宜居带是指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域内，恒星传递给行星的热量适中，既不会太热也不太冷，能够维持液态水的存在。比邻星周围适合生命居住吗？回答这个问题之前，我们先要了解一下这颗小恒星的脾气。

比邻星是一颗红矮星，大量的辐射都在红外波段，可见光亮度大约只有太阳的1/10000。比邻星质量大约是太阳的1/8，直径大约是太阳的1/7，因此，平均密度竟高达太阳的33倍！由于红矮星核聚变很慢，而且能够充分聚变氢元素，科学家估计，比邻星的寿命可达400万亿年，相比之下，太阳的寿命仅100亿年。

由于比邻星的质量较小，整个星体都处于对流状态，不像太阳内部那样有分层结构，这样就使得氦元素无法在核心处积累，而是分散至整个星体。整个星体的强烈对流能够形成很强的磁场，磁场的能量释放就会出现耀斑和黑子现象。比邻星上的耀斑要比太阳强烈得多，甚至能够波及整个恒星的表面，2700万度耀斑到了能够释放X射线的程度。平静时期X射线释放功率为1000亿亿瓦，峰值时释放X射线的功率甚至达到10万亿亿瓦。

比邻星的寿命虽长，但由于磁场活动强烈，表面有大量的耀斑活动，能量输出不太稳定，而且还释放大量的X射线辐射，像我们地球人肯定受不了，理论上并不适合生命在其周围安家，因此，流浪地球可能还要继续流浪，换一个像太阳一样的恒星。这样看来，半人马座α中的另外两颗恒星反而更适合。

▲ 比邻星的整个星体都处于对流状态，因此能够产生强大的磁场

▲ 比邻星上巨大的耀斑爆发

比邻星与“突破摄星计划”

2016年4月12日，著名的俄罗斯投资人尤里·米尔纳宣布了“突破摄星计划”。霍金还亲临现场为该计划站台助威。

该计划设想在地面上建设激光阵列，然后利用激光产生的光压推动极薄、极轻的光帆高速前进，在200万公里的距离上完成加速过程，并使光帆的速度达到光速的20%！以这样的高速奔向离太阳系最近的比邻星所在的恒星系统仅需20年。

光帆携带一个厘米大小的芯片，小小的芯片上面集成有核电池、微处理器、导航系统、通信系统、以及高清相机等等，真可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”，是一枚真正的探测器。为了节约加速能量，光帆和芯片的质量限制在克量级。光帆和微芯片的组合体可以成群地运行在地球轨道上，等待激光阵列的加速一个个奔向深空。

▲ 强大的激光器把光帆一个个加速飞往比邻星

当然，这个激进的设想给当前人类的科技水平提出了很大的挑战！激光器的连续输出功率要求为100吉瓦（1亿千瓦），相当于五个三峡水电站的输出功率。这样强大的激光对光帆来说简直是噩梦，在承受极大光压的同时，还要承受极高的温度。抵达目标后，微芯片探测器想要把信息发回4.2光年之遥的地球并接收难度极大，因为芯片的发射功率实在有限。

流浪的行星

《流浪地球》中地球成为一颗在宇宙中航行的“流浪地球”，当然也是一颗“流浪行星”。

现实中，科学家还真发现宇宙中有流浪行星（Rogue planets），这样的行星不隶属于任何恒星。据估算，银河系内流浪行星的数量可达数百亿颗。

科学家可以利用“微引力透镜法”探测流浪行星。简单来说，微引力透镜是指当有未知天体经过背景恒星时，未知天体的引力作用就会把恒星的光线聚焦变亮。截止目前，已经确认的流浪行星有十颗，候选者有九颗。

流浪行星的形成有多种原因，质量较大的可能是像恒星那样独立形成的，例如有很多行星的质量已经逼近褐矮星的程度。有些可能是中央恒星发生超新星爆炸，行星被冲击到宇宙空间。还有一些可能是在恒星系统形成的过程中，被其他行星的引力相互作用抛出去的。自从牛顿发现万有引力定律解释了行星运动以来，科学家就发现，由于行星系统是多体相互作用，其实是一个混沌系统，长期来看运动是不可预测的，有一种可能就是某颗行星会被抛出太阳系。还有一种更精彩的情况，当恒星被黑洞吞噬的时候，其携带的行星有可能被抛射出去，形成速度极快的流浪行星。

更脑洞的情况就是《流浪地球》中被高等智慧生命驱动，在宇宙中寻找合适家园的流浪行星。