幾十年後，前往44光年外的類地行星，需要克服哪些困難?

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同時，如果不確定有生命體存在的話，這次航行的動機可能是什麼？

這個問題我老早就想過，當時也算出了答案，困難太多了。

先不說動機，就說困難吧。

我當時計算的時候目標不是44光年，而是20光年，我當時寫了個日誌，貼出來一部分：

格利澤581，是一顆位於天秤座恆星，分類屬於紅矮星，距離地球20.4光年，質量估計是太陽的三分之一。最重要的一個特徵是，它可能擁有一個行星系統，這個行星系統可能有4-6顆行星（4顆確認，2顆懷疑）。

格利澤581星系中，有三顆行星位於宜居帶上，宜居帶的定義是根據恆星的亮度特徵計算出的允許有液態水存在的區域，並且三顆行星的體積都不大，質量約為4-11個地球質量，換句話說，這是可能有生命或者適合人類居住的行星系統。

格利澤581b：質量約是地球的16倍，公轉只需約5.4日，但溫度太高，不適合維持生命。
格利澤581c：與地球相似，但公轉只需約13日。
格利澤581d：質量約是地球的8~11倍，公轉需約67日。可能擁有生命
格利澤581g：質量約是地球的4倍，公轉只需約37日，可能擁有生命[7]。
格利澤581f：質量約為地球的7倍大小，是一個巨大的類地行星或者類似於海王星，距離母星過遠而寒冷。

20光年，可以說是近在眼前了。格利澤581是第87個最接近太陽系的恆星，離太陽系最近的恆星大概是4-5光年，而銀河系至少有10萬光年，可觀測宇宙尺度超過100億光年，20光年，真的太近了。

能不能派探測器去探測一下？我就突然想到了這個問題，以及，能不能派飛船過去？

20光年，探測器如果以0.66c（c=光速，下同），大概需要30年時間，收到第一個信號需要60年。

如果能確定適合人類居住，派載人飛船的話，以0.66c的速度，根據相對論的時間膨脹原理，飛船上的人的時間膨脹係數是sqrt(1-(0.66)^2)，大概是0.75，飛船上的人，只經歷了22年的時間，可以說，是一個能在有生之年到達的地方。

真的很誘人，如果真要招志願者，哪怕是一次有去無回的旅行，我也願意去。

可是，加速度，如何達到0.66c？

先算一下探測器，這麼高的速度，加速度大一點無所謂。最先想到的是電磁炮，這個東西加速度極大，能達到上千g的水平，假設技術再進步點，加速度是10000g，g取到10，那麼加速軌道要多長？

來算一下：

v = at = 0.66c
S = (a*t^2)/2

其中a=100000，c=3*10^8，求t和S的值，初中物理。

t=1980s
S=196020000000m=196020000km = 1.3155AU （AU=天文單位=地球到太陽的平均距離=1.49億公里）

太遠了！！！真要修這麼長的加速軌道，都可以修太空電梯到火星了，地球軌道到火星軌道之間距離最近處約五千萬公里。

好吧，假設人類技術再NB點，電磁炮能做到十萬g的加速度，也就是a=1000000，加速度提高十倍（註：實際有困難，這麼長的加速軌道，電信號的控制速度都很難達到這麼快）

t=198s
S=19602000000m=19602000km

還要這麼遠！！！這也有到火星軌道一半的長度了，再說十萬g的加速度，探測器未必能受得了。

我覺得人類能力的上限，也就是搭建一個地球到月亮之間的太空電梯那麼長，這個距離，取個整數40萬公里，反算加速度，看看多少：

v = at = 0.66c
S = (a*t^2)/2

S=400000km=400000000m
c=3*10^8m/s

結果：

t=4.04
a=49009901

加速度接近5萬公里/秒^2

不甘心，但真的沒辦法人類不可能造出這麼高加速度的設備。

我媳婦說，能不能把加速軌道弄成一個圈，我說不能，因為會飛出去，因為要飛出去，所以必須有特彆強大的向心力維持圓周運動，但如果向心力太大，探測器里的人會被強大的力量壓碎，如果要保持一個合適的向心力，那麼圓周軌道又要足夠長，粗略計算了一下，至少是水星軌道的水平，同樣，人力做不到。

以上，還只是探測器的模型，如果換成了載人飛船，加速度最好在5g以下，超過10g人體就受不了了，那麼按5g的加速度算一下：

只寫結果：

t=3960000s=1100h，約合45天
S=392040000000000m=392040000000km，約2631AU，大概不到0.04光年。

這是什麼概念呢，假設太陽系的行星系邊界是海王星軌道，海王星距離太陽約30AU，這個加速距離比海王星軌道大80多倍，當然，這離太陽系的傳統邊界，奧爾特雲50000~100000AU還很遠。

當然，這45天的加速時間，相比漫長的幾十年的長達20光年的旅行來說，還只是剛剛開始，可惜，人類離這一步，還很遠。

並且，我們到了那怎麼減速呢？在那邊不會有人給我們修建任何減速設備的。

之前，我還想過用中間的恆星的做引力加速，但本身恆星的速度也不太高，探測器要想在有生之年到那，就必須用更快的速度，看來是不可能了。

就算人類真的有能力到0.66c，現在發射，也要到我90歲那年才能收到第一個信號，我能活到那時候嗎？

宇宙太大，人類太渺小了。

所以，通過計算就可以得出結論了，在現有的技術條件下，要探測太陽系外的行星系統要面對的困難太多了。所以除非現在的技術有重大突破，否則，真是沒辦法去那麼遠的地方。

=================如果真要去，那麼動機可能是什麼？=================

哥倫布為什麼要去發現新大陸？人類為什麼要登月？

可能是為了金錢、為了利益、為了榮譽、為了爭奪資源、為了發展技術、為了太空殖民……如果未來人類真的出發了，那麼什麼動機都有可能，所以不要去猜了，100個人可能給出100個不同的答案。

不說那麼遠的，就說近的，探測火星，火星上目前還不確定是否有生命跡象，但仍然會有人想去，為什麼？如果讓我來回答，我套用一句俄羅斯的一位科學家的名言：

地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠生活在搖籃里。

宇宙航行技術
人類壽命要無限延長

幾十年以內的科技水平很難估計，以下預測將以目前人類的科技水平為基準，但會用到一些基於現有技術發展出來的新技術。

首先是飛行速度。按現有科技，銀河系內的飛行，只能靠引力加速，最多也就是達到旅行者一號的速度。我也不覺得星際發動機可以在幾十年內有什麼大的突破。

所以，要飛到幾十光年以外，幾萬年是免不了的。如何度過幾萬年呢？
冷凍技術還很遙遠。以目前的科技來說，把人丟到液氮里凍著倒是不難，但要活過來，不可能。
我也不看好幾十年以內可以發明人造子宮之類的技術，所以飛船上必須得留著活人，讓船員在飛船上繁衍後代。
考慮到意外死亡事故，飛船上需要隨時保持至少四名更年期以前的女人作為備份，每當其中一名女人停經，就從其他三名女人中挑選合格的一人，通過人工受孕，懷個女兒。
飛船上必須預先冷凍一些精子，建立精子庫。
飛船上不應有活著的男人，以免產生感情問題引發意外，所以人工受孕手術都得用X染色體精子。
有了這樣的社會制度，就可以保持人類的基因多樣性，避免近親交配導致退化。

這裡的難點在於怎麼維持自給自足的生態圈，以及生態圈的能源從哪來。星際空間雖然有高能宇宙射線，但總能量密度太低，不能像人造衛星那樣用什麼太陽能電池。
唯一辦法是靠自帶能源。我覺得按目前的科技水平，只有核動力有潛力能供應幾萬年的生活需求。

另一個問題是如何減速。飛船和目標行星系之間的相對速度，很可能不是來自飛船自身，而是來自目標行星系和太陽系之間的相對速度。這飛船就好像一個慢悠悠過馬路的老頭，而目標行星系則像是飛馳的跑車。現在的問題就是老頭如何能跳上飛馳的跑車而不被撞碎。
由於目標行星系可能具有很高的速度，肯定不是現有的火箭停得下來的。所以，減速也只能靠目標行星系統的三體引力減速。
要利用引力減速，有三個條件：

行星系必須存在多個大質量行星或大質量伴星，距離離恆星越近越好
必須找到一條可以減速並且降落到某個行星的軌道。
飛船必須能精確控制，沿著事先設計的軌道飛行。

@時國懷提及的格利澤581如果只有現在發現的這麼幾個行星，恐怕不足以讓飛船減速下來。所以我們只能假設飛船是飛到一個能停得住的行星系。
因為我們在地球上看不到幾十光年外行星的精確位置，所以我們只能向著恆星的大概方向發射飛船，然後在快到目的地時，再根據觀測到的行星和恆星的精確軌道，來微調飛船軌道。微調飛船軌道只需要小功率火箭就夠了。以現有科技，能實現。
最後，當減速到一定程度，如果目標行星的大氣層夠厚，飛船就可以直接擦向大氣層，通過摩擦減速了。

最後的問題是，飛到外星系以後，到底是要幹什麼呢？
當然是利用外星資源，建立殖民地！
我們想像一下，這艘飛船最多也就能造到幾百噸重，需要包含自給自足的生態系統、核燃料、核反應堆、僅剩的一點重量配額需要裝載現代工業的整套體系，然後幾萬年後達到外星後，再拿出來採礦、生產、改造外星環境。
所以飛船上需要有通用的3D印表機，可以用來列印金屬和塑料構件，需要抗腐蝕的表面處理工藝，預製的一些車床、刀具、鋼材，還需要有強大的人工智慧，讓我們到達目標行星後，能夠不需要大量人手，就能把工業體系運轉起來。這些機器，還都得放上幾萬年不壞掉。按2014年已有的工業水平，這幾樣都還差得遠。
幸好，這些技術目前都有苗頭，運氣好的話，幾十年以後可以勉強達到要求。

那麼這時候精子庫里的Y染色體精子就有用了，我相信到了行星上，將會產生大量換燈泡、修電腦之類的重體力崗位需要男人來干。

睡覺前少喝點水

以目前的水平，連土星都去不了

長期休眠這種技術對於這種事情應該很有幫助

可控核聚變--&>可控核聚變小型化

在太空里飛幾十年，人的DNA早就被宇宙射線打爛了，難不成飛船上還要配個腫瘤醫院？
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@楊博誰說輻射強度低，人在地面上每年平均2.4mSv 希沃特_百度百科，國際空間站里400到900mSv,估計執行火星任務的宇航員每年要吃1000+mSv宇宙射線....
Health threat from cosmic rays

1000mSv意味著什麼自己去看....