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《三体》小说描述的三体世界,是以比邻星为背景的,那里有三颗太阳,比邻星是其中最小的一颗,也是距离我们最近的一颗恒星。那里的大致环境状况我在上篇文章《现实中的三体世界在哪里,会与科幻小说描述一样吗?》已有阐述,这里就不展开说了。海内存知己,天涯若比邻。从银河系尺度来看,比邻星就是我们太阳系最近的邻居,也将是人类走向恒星际的第一站,由此人们对那里充满了兴趣,天文学家们一直在持续不断的对那里进行了观测,截止到2022年2月份,发现比邻星至少有3颗行星相伴,而且在其中的两颗上可能存在液态水和生命。

实际上,现在用最大最强的天文望远镜,也只能看到这颗红矮星昏暗的亮点,更别说看到比恒星小十数万倍的行星了。现在对比邻星及其行星的了解,是通过观测其光谱变化,科学分析和建模得到的,还只是一个假设和猜想,要真正证实这个三体世界的样子,还得要派出探测器或载人飞船到那里一观。

可惜,这颗恒星虽然距离太阳系最近,也有4.22光年,也就是约40万亿公里,凭着人类航天技术,对于这种恒星际尺度还是可望不可即。那么人类何时能够到比邻星一观呢?我们来分析了解一下。

先了解一下目前人类的宇航水平

人类制造发射的无人探测器飞行最远的叫旅行者1号,这艘由美国NASA于上世纪70年代发射的探测器,在太空孤独的飘荡了45年,现在已经到达距离我们238亿公里的太阳系外围,前几年就飞越了太阳风顶层,接触到了太空星际等离子体,可以说已经进入了星际空间。

但太阳系的范围被普遍认为是一个半径1光年左右的球体,这个球体边缘包裹着一个彗星外壳,叫奥尔特云。当然这还是假设,而且这个外壳远没有人们想象的那么密集,总体是很稀疏的,稀疏到观测太阳系外的宇宙空间毫无遮挡,探测器想要撞上一颗小行星或彗星比中彩票大奖的概率还要小很多。

旅行者1号目前的速度为每秒约17公里,凭着这样的速度,要飞出太阳系的奥尔特云带还需要17600年,要飞到比邻星需要74000多年。

现在飞行最快的人造探测器为帕克太阳探测器,它依靠行星和太阳引力加速,现在的飞行速度已经达到每秒100公里以上,到2024年12月底,帕克探测器将在距离太阳仅600万公里的高温日冕中掠过,届时速度将达到每秒200公里。

如果造一艘这种速度的探测器飞往比邻星,需要1500年。

而且,这些探测器都是无人探测器,如果要改成载人宇宙飞船,还有许多无法克服的难关,如动力、燃料、生命保障系统等等。即便这些能够克服,一来一回也需要3000年,这得选拔多少童男童女,在遥遥征途中传宗接代多少代,才能够归来啊。

即便能够归来,地球早就物是人非了,谁知道谁啊。

结论:凭着人类现在的航天速度,前往比邻星考察是完全不可能的。

那么,未来什么时候有条件前往比邻星呢?

人类的足迹目前还只到达过距我们平均约38.4万公里的月球,无人探测器已经光顾过太阳系所有行星和部分矮行星、小行星,飞得最远的无人探测器还只有237亿公里,如果折算成光年只有0.0025光年。因此,这点距离与比邻星4.22光年距离完全不是一个数量级。

人类多久能够前往比邻星考察呢?据目前世界一些航天计划来看,大概需要100年。

这个让人类有望飞出太阳系,走向深空的计划叫“百年星舰”计划,是老美的NASA(航空航天局)和DARPA(国防部高级研究计划局)联合开发的一项宇宙探测计划,目标是在百年内让人类飞跃太阳系,抵达其他恒星系统。

这个计划的关键是要设计制造出一艘适合星际旅行的太空船,网上披露的信息有:星舰设计整体重达5万吨,由核聚变能源驱动,能达到12%光速的速度在太空飞行;更激进的研究计划认为,星舰最终的速度要达到四分之一光速。

如果达到光速的12%,前往比邻星也需要至少35年时间,如果探险者出发时是20岁,回来时至少也有90岁了;如果达到光速四分之一,到比邻星就只需要16年多点,来回有40年就足够了,这样一个20岁的探险者前往比邻星回来后,年龄才60岁,还是正当年呢。

因此,只有将飞船速度提升到光速的五分之一以上,加上人类寿命的提升,才能在一代人之间完成一次比邻星往返之旅。有人担心在这种高速飞船中时间膨胀效应,会不会回来后物是人非呢?

这种担忧是多余的,因为时间膨胀效应在非常接近光速时才显现得很明显,25%光速时间膨胀效应只有约1.03倍,也就是说,飞船中的人比地球人时间会慢3%,这样4.22光年距离来回探险者们花了33.76年,地球人过了34.77年。

也就是在地球家园的人们只会比乘坐25%光速飞船的探险者们老了1岁,这点年龄变化在六七十岁的人们基本看不出来,只是由于各自经历的环境不一样,会对人的面貌影响更大。

百年星舰计划获得时任美国总统克林顿的支持,于2012年9月13日正式启动。后来,这项计划还沸沸扬扬了一阵子,飞船想象图和首任船长都出台了,但近年来却鲜有消息,是在低调秘密的进行,还是搁浅了,不得而知。

此外还有英国上世纪70年代提出的代达罗斯计划,以及老美提出的猎户座计划,都是建造高速飞船或无人探测器,前往比邻星等附近恒星系统的计划。前者被认为由后来启动的百年星舰计划继承,后者是采用核弹连环爆破方式加速探测器,由于资金短缺以及对核弹污染环境争议很大而废弃。

那么,只有百年星舰计划还没有正式宣布停滞或失败,这是世界上迄今为止唯一已经启动的载人深空远航长远规划,如果能够成功,人类很可能将在本世纪末飞出太阳系,飞向半人马座的比邻星。

无人探测器会早一些到达比邻星吗?

著名的物理学家、科普作家霍金在生时,启动了一项叫突破摄星的计划,这个计划的核心就是发射一系列迷你探测器前往比邻星。

霍金团队的设想是,制造1000艘迷你探测器,这种探测器只有指甲盖大小,是一种质量为克级的晶片,上面安装有迷你摄影机、光子推进装置、动力系统、导航和通讯设备。这种探测器用火箭一次就能发射1000艘。

当火箭将这些探测器发射到地球轨道后,探测器就会张开巨大的光帆,这时,地球上安装的高能激光阵列将精准照射光帆,为光帆加速。经过间歇性持续加速,最终将光帆载着的探测器加速到光速的20%,也就是秒速6万公里。

这样,只要21年就能到达比邻星,拍摄和探测那里的情况再发射回来,电波传递4.22年就到达地球,人类就知道那里的基本情况了。

但事情并没有想象得这么简单,许多中外科学家认为,这个计划本身实现的可能性不大。首先,这么小的一艘探测器,要搭载摄像设备、动力系统、推进装置、导航和通讯设备,目前的技术是难以实现的;第二,激光推动光帆达到光速的20%,也是天方夜谭,因为要将1克物体加速到光速的20%,至少需要400多吨TNT炸药的能量,地球发射的激光还要经过大气层的衰减,不可能形成这种能量。

还有,4.22光年距离,需要极为精准的导航和方向调节系统,失之毫厘谬以千里,稍有差池这些探测器就会不知所踪;而这么远的距离,通讯传输要强大的功能,小小的迷你探测器上的通讯设施能做到吗?

即便解决了上述问题,这些探测器到达比邻星时是不可能刹车的,每秒6万公里的速度掠过,摄像和探测装置必须在那电光一闪的瞬间,及时开启摄像和探测装置,获得比邻星和整个南门二三合星的情况,并发射回来,能精准做到吗?

而项目的主要发起人霍金于2018年去世了,之后,突破摄星计划鲜有报道,现在是否还在进行,是否有进展都不知道了,我想这个计划或许还只是一个科幻。

那么,人类到底能否到比邻星一观呢?答案是肯定的,只是时间问题。现在人类社会已经进入了科学信息爆炸式发展的时代,许多科幻正在变成现实。就在1月24日,美国NASA局长比尔·尼尔森宣称,将在2027年展示未来奔赴火星用的热核发动机研发成果,这种发动机能够让宇航员在深空飞得更快,更早到达目的地。

因此,我认为人类前往比邻星一观的愿望一定能实现,而且很可能会在本世纪末之前实现。对此,各位怎么看?欢迎讨论。

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7193503244247958072

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