星际旅行

作者简介

"莱斯·约翰逊是马歇尔太空飞行中心的首席技术专家，以及NASA众多太空和星际推进项目的管理者，也是NASA太阳帆深空任务的首席研究员。他曾于2018年完成“近地小行星侦察兵”任务；他负责的“太阳巡洋舰”任务将使用巨型石墨烯太阳帆推动航天器驶向太阳，计划于2025年完成。他拥有三项太空技术专利。 约翰逊博士还是各种科普讲座以及科幻大会的常客，经常向公众发表关于太空探索的演讲，并深受科幻迷喜爱。他多次出现在探索科学频道和国家地理频道的科普节目之中。除此之外，NPR、CNN、福克斯新闻频道也都就太空探索等主题对他进行采访。"

内容简介

"星际启航——人类何时能飞向群星？ 自古以来，人类总爱仰望星空，不断追问这样几个宏大的问题：“我是谁？”“为什么我会在这里？”“这之外还有其他人或物吗？”随着对太空的持续探索，我们为踏上其他星球做好了初步准备，人类即将拥有回答其中部分问题的能力。一颗颗星星并非只是浩瀚夜空中绚烂的点点星光。在非常遥远的地方，这些星星上面可能孕育着全新的世界。 令人难以置信的是，直至20世纪90年代，在偌大的宇宙中，人类在科学层面只了解那几颗环绕太阳公转的行星。随着已知的系外行星数量不断增加，且其中部分行星位于母恒星的宜居带，有不少人开始畅想，我们在未来会如何前往这些行星进行探索。人类在太空时代到来之初十分乐观，但探索目标的进展却大幅落后于众人的预期。这并非人类不够努力，实在是目标过于艰巨。 探索比邻星：?跨越4.2光年的梦想与挑战 比邻星是距离人类最近的恒星，其与太阳的距离约为4.2光年。这意味着，即使光以约每秒186000英里的速度行进，也需要4年时间才能抵达比邻星。对多数人而言，这样的速度单位毫无意义；毕竟我们当中又有多少人会对光速具有切实的感触和理解呢？为了进一步说明星际探索的难度，我们可以设想一个近得多的距离，以及我们穿行到那里面临的挑战。 1977年发射的旅行者号航天器是迄今为止人类发射过的、在星际空间里旅行最远的“星际使者”。在我写这本书时，旅行者1号距离地球约156个天文单位（AU），也就是地球与太阳间平均距离（9300万英里）的156倍。而仅仅是穿行这段距离，旅行者1号就耗费了44年的时间。 在始终确保航行方向准确无误的前提下，旅行者号将历经70000年时间，才能最终抵达距离地球最近的恒星比邻星。人类如果真的想开启一场星际旅行，只有将行程时间控制在以年为单位（而非以千年为单位）来计量时，才称得上是切实可行的。 推进力问题并非航行面临的唯一挑战。在进行如此远距离的穿越过程中，航天器如何与地球保持通信？在远离恒星的情况下，航天器又要如何在恒星间无尽的黑暗中提升动能？为了缩短航行时间，航天器需要始终保持高速飞行，但这又会增加航天器与星际尘埃相撞损毁的风险——这是以接近光速航行时必然存在的重大潜在风险。 幸运的是，宇宙似乎为人类颁发了高速星际旅行的许可证，且并未以“开辟物理学新篇章”为条件来为难人类。基于核聚变、反物质和激光光束能量的推进技术在当前的物理学水平支撑下便足以具有可行性。然而，如此超大规模的系统工程却远超当今人类所具备的能力。 如果真要开启这样的超远航行，我们必须首先深入了解自己所在的太阳系。星际旅行不仅需要采用众多的高新技术，为星际探索计划搭建一套合理的新型框架，以避免反复犯错，还需要拥有一种充满想象力的思维方式。这不禁令人联想到欧洲大教堂的建设过程。如今，我们已经确立了开启星际旅行项目的伟大理想，也许未来不出几代人的努力，便可梦想成真。 人类的好奇心驱动着未来太空探索 接下来要探究的就是“为什么”的问题。我们为何要开启星际旅行？或者再进一步探究，我们到底为什么要进行太空探索呢？ 在太空时代最初的50多年里，我们已经有足以令世人信服的成绩，以及被普遍认可的理由，来探索并开发近地空间和地球轨道空间。气象学家可以在气象卫星的帮助下，对未来数天或数周的天气情况提供较为准确的天气预报。气象卫星还能帮助人类预测飓风和气旋的运行轨迹，挽救无数生命。通信卫星则将整个世界连接起来，帮助我们转播电视信号、连通手机信号，让我们能够实时了解世界各地正在发生的事情，大型通信卫星群则已开始为全球各地提供宽带接入服务。 世界各国也均可通过间谍卫星相互监视，从而几乎杜绝了发起突然袭击的可能性，这是核武器时代维系各国战略安全的重要手段，可以有效维护世界和平。全球定位系统卫星则可在我们前往未去过的目的地时提供导航服务，这对高度相互依存的人类世界和全球经济的运行具有重要意义。近地空间的开发利用对我们的日常生活和富足安康而言早已不可或缺。 许多星际旅行的坚定支持者都认为，下一个最合理的探索方向是围绕地月空间进行开发，也就是开发地球和月亮之间的区域。由于NASA和其他一些国家均计划在未来几年将人类送上月球，人们开始期待围绕月球的新产品和新服务的陆续推出，正如地球轨道的开发过程一样。不仅如此，同样的讨论还扩展到了太阳系，最终又扩展到了其他恒星系。 身为一名科学家，我认为人类拥有正当且合理的理由去开发太空，并走出资源不太丰富的太阳系，去探索更广阔的太空。这无关乎经济或有形的物质收益，而只关乎人类想要了解宇宙的这种最本真的好奇心——那里到底有什么？宇宙是如何运行的？ 如今，我们用来维系21世纪现代化生活高效运行的所有工程学理论，均源于前辈科学家在类似基础性问题上孜孜不倦的探寻。在当时，他们也不确定是否能获得明确的经济回报或实际应用，而不断扩展人类认知的边界正是他们不断探索的最正当且充分的理由。 关于上述观点尚存一些异议。此外，在考虑向太空，甚至向其他恒星系发起深入探索时，还可能会引发某些道德伦理问题。其中的大部分问题我们会在第3章中加以探讨。 星际旅行具有可行性，只不过实现难度极大。人类愿意接受这项挑战吗？"