没有翘曲引擎，人类怎么能穿越星际？

乔嵩岩 张仕超 李德松

摘 要：自从上世纪以来，人们就用 “相对论”试着探索宇宙。到了上世纪六十年代，各国航天事业飞速发展，1969年世界瞩目的“阿波罗11号”成功发射并将阿姆斯特朗等三人送至月球踏下了具有重大历史意义的脚印。

关键词：超光速（FTL）;鸡蛋船;磁约束核聚变（MCF）

爱因斯坦广义相对论的场方程表明超光速（FTL）旅行是可能的，所以一些研究人员正在研究是否可以通过我们的技术制造出星际迷航式的翘曲驱动器，或者一种人造虫洞来实现光速旅行。

但是，即使明天就能证明是可行的，超光速系统的设计也有可能远远领先于一艘功能强大的星际飞船，就像列奥纳多·达·芬奇16世纪的飞行器图纸远远领先于1903年的莱特飞行器一样，但这并不一定会成为未来一两个世纪人类星际飞行的障碍。除了超光速旅行外，还有一些技术正在研究中，这些技术可以让人类探索的范围扩大到一些最近的恒星和运行的行星。

当然，此类任务的可行性不但取决于地缘政治和经济因素，也取决于离地球最近的类地系外行星的距离。半人马座阿尔法星距离太阳大约4.37光年，是离太阳最近的邻居;因此，包括《星际迷航》（Star Trek）在内的科幻小说都把它想象成人类的第一个星际目的地。

2012年，人们发现了一颗围绕半人马座阿尔法星B （Alpha Centauri B）运行的行星，它是构成半人马座阿尔法星系的三颗行星之一。三年后，天文学家再也无法找到同一颗行星，但如果它存在的话，它的温度对生命来说又太热了。但我们真正想知道的是，是否有行星存在于离这两颗主要恒星更远的地方，还是它们的伴星比邻星（Proxima Centauri）有自己的行星？

很快，这些问题将由NASA于2018年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）以及随后的其他仪器来回答，这些仪器不仅能够探测到行星的存在，还能读取行星大气的化学成分。

想象一下：如果在半人马座阿尔法星或附近的其他恒星系统周围有一颗类似地球的行星，天文学家可以在10年或20年内了解它的话，那么明显比我们建造一艘像“企业号”那样的飞船要早得多，所以我们可以考虑光速飞行。美国政府在20世纪50年代末和60年代初花了真金白银，测试了硬件，聘请了一些最优秀的人才，并发明了一种名为核脉冲推进的理论。

这项被称为“猎户座计划”的工作是保密的，因为它的原理是：引擎发射一系列“核脉冲单元”——大致相当于广岛/长崎的原子弹——在背后切断电源;每一个单元都会爆炸，冲击波将冲击力传递到一个巨大的钢制推板上，研究人员计算出这艘飞船可以达到5%的光速（0.05摄氏度），结果大约需要90年的时间才能到达半人马座阿尔法星。1963年禁止在大气层进行核爆炸的《禁止核试验条约》和1967年禁止在太空使用核爆炸装置的《外层空间条约》实际上结束了猎户座计划。

卡尔·萨根（Carl Sagan）在他的史诗级电视剧《宇宙》（Cosmos）中指出，这种发动机是处理人类核弹的绝佳方式，但它必须在远离地球的地方启动。但令人惊讶的是，当猎户座得到资金支持的时候，他们的计划是使用核脉冲引擎，甚至把飞船从地球表面整体发射出去。对此，我只想说，我们似乎不太可能建造一艘核脈冲飞船，但我们已经拥有了建造的技术。

但是一个更少爆炸，更清洁的推进系统能达到同样的目的吗？

一种策略是磁约束核聚变（MCF），为了使MCF适应空间推进。像猎户座一样，代达罗斯飞船必须相当大。但是使用氘和氦-3（从月球表面或木星大气中获得）作为燃料，代达罗斯飞船可以达到0.12摄氏度，将前往半人马座阿尔法星的时间缩短到大约40年。

还有其他一些巧妙的想法，比如可以接近光速的Bussard冲压式喷气机，但是我们必须填补的引擎尺寸和技术差距变得如此之大，以至于它们看起来可能不会比曲速引擎更容易。所以，让我们把讨论范围限制在代达罗斯星（Daedalus） 0.12摄氏度的范围内，考虑一下人类的星际航行可能会采取什么形式。

1941年，罗伯特·a·海因莱因（Robert a . Heinlein）写了一部分为上下两部的小说，其中描写了一艘轮船花了很长时间才到达目的地的情节，船上的人都忘了自己是在船上。相反，他们相信大型飞船是他们的自然世界。

将殖民者送上持续数个世纪或数千年的航程，会引发一些社会问题，比如让未出生的后代在行星间穿梭，度过一生是否合乎道德。

1万年是相当长的一段时间，这意味着要经过很多代人才能进入星际空间。但如果我们讨论的是40年甚至90年，这可能更容易被更多的人接受。不过，这也引发了一些问题，比如谁会自愿参加这样的探险。

但是，如果人们的注意力持续时间较短，如果我们没有意愿建造巨大的、移动的殖民地，那该怎么办呢？

“鸡蛋船”是另一种科幻策略：将冷冻的人类胚胎或配子（卵子和精子）送入太空深处。一旦到达目的地星系，胚胎就会发育。这需要一个人造子宫，目前我们还没有，但就像人和太空融合一样，我们在这里讨论的是几十年的事情。

在本世纪的某个时候，无母分娩可能在技术上实现。从理论上讲，我们将能够将低温贮藏的胚胎送往太空，如果不受推进力的限制的话，可以在太空中待上几个世纪，并让它们在新星球上发育成足月婴儿。

然后，所有你需要的只是机器人保姆来抚养和教育婴儿殖民者。如果有一个领域的技术进步让人们非常有信心，那就是机器人和人工智能。

如果说“鸡蛋船”是科幻，那么假死的方式就多了几分玄幻，尽管在技术上听起来雄心勃勃，但医学科学正逐步向人类安全冬眠的形式迈进。

目前，医生将有意识的病人的体温降低几度，从而导致心脏骤停后的轻度低温昏迷是常规的做法。这能使大脑在缺氧后恢复，而保持正常体温会导致所谓的再灌注损伤。

虽然目前还不常见，但在临床试验中，创伤外科医生正在为严重失血的患者将体温降至略高于冰点的温度。这是真正的假死状态。这个过程只有两个小时，也可能是三个小时，从而延缓死亡，这样伤口就可以修复，血液就可以被补充，而人基本上是在这段时间里冬眠。

随着渐进的发展，这一过程可能最终会延长到几个小时，甚至几天或几周，从而治疗其他疾病。也许，假以时日，我们会让人们在电脑的监督下长时间地沉睡，就像你现在在越洋飞行中打瞌睡一样，在整个星际航行中昏昏沉沉地入睡。

参考文献：

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[3] 潘传红.   磁约束核聚变能源开发的进展和展望 [J]. 核科学与工程. 2000 （03）.