星際旅行談何容易

我們的這個銀河系包含約10的11次方（1011）顆恆星。那麼現實生活中能實現去別的恆星旅行嗎？ 為什麼計劃星際旅行？ 一些理由是具有科學性的。在最近的幾年中，天文學家在我們的銀河系中發現了200多個圍繞恆星運行的行星。在那些地方是不是有智能生物存在呢？上述行星的發現重新又引起了人們對「普通生物如何能在宇宙中生存」這個問題的興趣。然而，要證明其他圍繞別的恆星旋轉的行星上是否有生命存在談何容易。了解它們的生物學和演化史的詳細內容也是不可能的，除非我們有一天能夠拜訪那些行星，直接觀察它們。 先鋒號和旅行者號星際飛船 到目前為止，世界上已經有4艘人造宇宙飛船行駛在探索其他恆星的途中，它們是：先鋒1號、先鋒2號、旅行者1號和旅行者2號，它們發射於20均世紀70年代，原用於研究我們的太陽系的外層行星。現在它們卻直指其他恆星。然而，除了太陽外，離我們最近的恆星———人馬座a星，距離是4.2光年，以這些飛行器現在的速度（大約每秒10公里），它們到達該恆星也得花12萬年時間，並且它們要按直線行進。 如果我們想要在幾十年間到達離我們最近的恆星，就要以10%或20%的光速行進，因此這就需要設計一種比先鋒號和旅行者號的化學燃料推進器力量要大得多的推進器系統。 核燃料火箭 核燃料是顯然可行的，而且到目前星際飛船設計最先進細的研究就採用了這種方法。這就要提到20世紀70年代末期英國星際學會進行的以希臘神話人物代達羅斯命名的計劃。其目的就是要利用高新技術，設計一艘自動飛船，能夠將無人駕駛的450噸的科學載荷加速到光速的12%。若以這種速度行進的話，到人馬座a星只需花36年時間。該推進器則是以氫的兩個同位素氘和氚之間的聚變反應為基礎。 在該項設計中，將含有氫同位素氘和氚的球丸灌入火箭發動機，它們被一個直線的能量射線所截取，將它們加熱並壓縮到出現聚變反應所需的高溫和密度。所產生的離子氣體雲，由磁場所導向，用來產生推力。這一設計分為兩級，每一級將燃燒兩年，之後450噸的載重將以光速12%的速度自由飛行。 然而，為了獲得上述速度，則必須要有50000噸的核同位素。擁有這些燃料，我們的飛行器就必須有200米長才行，而且必須要包括一隻超大的燃料箱，用來裝核燃料球芯塊。 有趣的是，自從「代達羅斯研究計劃」實施以來，美國已經投入了數十億美元建設了位於加州的點火設施。從這些研究中得到直接應用於「代達羅斯飛行計劃」的核聚變推進器的設施。 「代達羅斯飛行研究計劃」想像的飛行器將在太空中建造。如此建造有以下幾個原因。第一，該飛行器過於龐大，在地球的引力下難以發射，而且在大氣層中給核能火箭點火是極為不可靠的。第二，氦-3（He）是一種稀有的同位素，它必須從木星的富含氦-3的大氣層中獲得。這樣做顯而易見是這個計劃的目的所在。 另一個與核能火箭相關的主要問題就是，不能隨意地停下來。載重5萬噸燃料將速度增加到光速的12%，那麼就需要同樣大的能量才能停下來。這就是說，在第一級時加速到12%光速的「有效載荷」，就不會是450噸的科學有效載荷，而是要增加50000噸有效載荷才能使飛船減速。發射這種火箭需要數百萬噸的核燃料，這是完全不切合實際的。 因此，「代達羅斯飛行研究計劃」將只會是一次不能減速地在目標恆星邊緣飛行，而且這樣的效果也只有幾個小時。為了擴大在這一時間收集的信息數量，「代達羅斯飛行研究計劃」將配置許多的附屬探測器，儘可能多地接近各個行星。 反物質火箭 核聚變將少量的聚變核的質量轉變成能量。然而，原理上，需要一個能將質量百分百地轉化為能的物理過程，也就是說物質與反物質的相互湮滅原理。所有亞原子粒子（反電子和反質子）與它們的「正常」夥伴帶的相反的電荷。這些粒子和反粒子都擁有通常的「正」質量，如果它們相撞，就會轉化成能量。大多數反物質火箭發動機的設計（嚴格地講是假想的）假設，少量反物質將會與更大量的正常物質（一種反應液體）混合。它能通過火箭噴嘴釋放膨脹的能量產生推進力。 獲得燃料 反物質燃料有兩大問題。首先反物質很難儲存，儘管從理論上講，磁場中可能包含它，避免它與普通物質接觸直至需要為止。其次，任何反物質在自然界出現（例如宇宙射線）並非單一的粒子可以馬上和物質對滅，因此，如果我們要利用反物質，首先就要製造它。 一般說來反物質，可以在核物理實驗室中產生出來，但僅僅是少量的反粒子。反物質的生產效率極低———所需產生的能量要比我們從反物質的最終湮滅所獲得的能量大1000萬倍。這就需要我們建立一個專用的反物質工廠。 現在，讓我們假設這種反物質工廠每天0.0001的效率生產。而我們每年投資製造10公斤的反物質需要多少能量呢？相當於目前全世界發電總容量的100倍。顯然實現這一願望還要到遙遠的將來。
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