六大奇特太空構(gòu)想實(shí)驗(yàn)：太陽(yáng)能電站+高能激光器

　　據(jù)美國(guó)大眾機(jī)械網(wǎng)站報(bào)道，恒星對(duì)于地球來(lái)說(shuō)非常遙遠(yuǎn)，人類當(dāng)前的太空旅行范圍非常有限，要實(shí)現(xiàn)星際跨越飛行需要上百年時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)新型航天器。9月30日至10月2日，美國(guó)佛羅里達(dá)州奧蘭多市召開了國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）會(huì)議，為實(shí)現(xiàn)人類星際旅行實(shí)現(xiàn)第一步——詳細(xì)探討人類如何在星系中殖民探索。

　　眾所周知，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署已雄心壯志地將星際旅行安排在日程表之中，但目前科學(xué)家討論稱人類首次實(shí)現(xiàn)星際旅行仍有諸多困難，尚需百年以上的時(shí)間。雖然真實(shí)的人類星際旅行仍是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想，在近期召開的會(huì)議上，專家對(duì)于如何開啟和實(shí)現(xiàn)人類星際旅行進(jìn)行了深入探討，并在某些方面達(dá)到了一致意見。

　　此次會(huì)議上，高級(jí)工程師、物理學(xué)家，甚至是科幻小說(shuō)作家匯集在一起發(fā)表了各自的觀點(diǎn)，著名物理學(xué)家、此次會(huì)議組委會(huì)主席詹姆士-班弗德（James Benford）稱，這是迄今為止最廣泛、最深入、最有見解的星際旅行探討活動(dòng)。共遞交了205份研究報(bào)告（會(huì)議上發(fā)表了大約40份），專家們研究分析了太空星際旅行推進(jìn)力的可行性，地外星體宜居性，以及人類如何在太空繁衍后代等涉及倫理道德問題。最終的討論結(jié)果是目前將計(jì)劃性地依據(jù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)人類星際旅行。

　　太陽(yáng)帆是目前已公開的一種星際旅行推進(jìn)系統(tǒng)方案，美國(guó)宇航局和其它航天機(jī)構(gòu)正在積極進(jìn)行太陽(yáng)帆實(shí)驗(yàn)，這是一種較大的薄膜鏡片，可捕捉太陽(yáng)光的物理壓力從而推進(jìn)其實(shí)現(xiàn)太空航行。理論上，工程師可以建造一種發(fā)射至太空軌道的激光器，用于推進(jìn)太陽(yáng)帆加速。但目前這一理論存在一些問題：這種實(shí)現(xiàn)星際旅行的太陽(yáng)帆薄膜鏡片需要大約月球三分之一的面積，激光器需要發(fā)射大約10太瓦的能量，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)難以支持這一能量消耗。

　　星際旅行空想家并不會(huì)打消念頭，基于人類能量產(chǎn)出的加速增長(zhǎng)，百年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種高能激光束或許是可能的。這僅是一個(gè)比例放大的問題。

　　美國(guó)宇航局其它國(guó)家航天機(jī)構(gòu)已開始派遣無(wú)人探測(cè)器拍攝和研究太陽(yáng)系其它星系，其中包括：對(duì)水星展開勘測(cè)的“信使號(hào)”探測(cè)器、對(duì)土星展開勘測(cè)的“卡西尼號(hào)”探測(cè)器，以及對(duì)火星進(jìn)行勘測(cè)的探測(cè)器和登陸表面的火星車。然而，對(duì)其它星體進(jìn)行采礦卻是一個(gè)完全不同的難題。

　　美國(guó)宇航局肯尼迪太空中心研究物理學(xué)家菲利普-梅茨格（Philip Metzger）提出一種觀點(diǎn)：發(fā)射自復(fù)制型機(jī)器人群抵達(dá)小行星和巖石行星，創(chuàng)建大規(guī)模的太陽(yáng)能電站，并收集星際旅行需要的原材料。這些機(jī)器人能夠自我維護(hù)，并自復(fù)制式地由小型探礦機(jī)器人成為大型采礦挖掘機(jī)器人和其它必備的采礦裝置，然后以微波束動(dòng)力將采集的原材料運(yùn)送至地球。

　　目前如果采用普通燃料化學(xué)火箭抵達(dá)距離地球最近的恒星至少需要數(shù)萬(wàn)年時(shí)間，并且航天器需要大量的推進(jìn)燃料才能支持太空旅行。百年內(nèi)實(shí)現(xiàn)星際旅行至另一顆恒星，這一時(shí)間范圍具有一定移居可行性，但是相應(yīng)的人類航天器至少需要達(dá)到10%光速。

　　對(duì)于攜載推進(jìn)系統(tǒng)的航天器，核動(dòng)力是可行性方案，我們可通過(guò)核聚變反應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)力。除核動(dòng)力之外，恒星旅行必須更前端的能量來(lái)源，反物質(zhì)動(dòng)力火箭可提供最佳推進(jìn)力和有效性，該技術(shù)雖然技術(shù)可行，但仍需數(shù)百年時(shí)間完善發(fā)展。2011年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署會(huì)議專家達(dá)成一致性：盡可能不采用空間扭曲裝置，以及光速旅行和其它我們無(wú)法依賴的潛在技術(shù)突破。

　　從事百年星際旅行項(xiàng)目的科學(xué)家都會(huì)很自然地希望能夠親自旅行至其它恒星系統(tǒng)，或者至少為后代實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想打下基礎(chǔ)。但是坦白地講，發(fā)送宇航員進(jìn)入太空是一件痛苦、棘手的事情?，F(xiàn)今仍在置疑人類實(shí)現(xiàn)星際太空飛行的必要性。

　　為什么不選擇機(jī)器人呢？機(jī)器人不需要食物、庇護(hù)場(chǎng)所、空氣、娛樂和醫(yī)療護(hù)理，建造一個(gè)機(jī)器人基地比人類棲息地更加簡(jiǎn)單易行。首個(gè)星際旅行任務(wù)很可能由無(wú)人探測(cè)器來(lái)執(zhí)行，或許不需要人類親自進(jìn)行太空旅行。但是當(dāng)前派遣機(jī)器人仍存在一些挑戰(zhàn)，機(jī)器人的電腦系統(tǒng)需要完全自治化，事實(shí)上這已接近人類智能等級(jí)，這些機(jī)器人宇航員需要評(píng)估具有生命跡象的恒星系統(tǒng)目的地，并計(jì)算出次探測(cè)器和登陸器的準(zhǔn)確著陸地點(diǎn)。

　　目前的經(jīng)濟(jì)條件無(wú)法支持長(zhǎng)達(dá)百年的星際旅行計(jì)劃，預(yù)測(cè)這一計(jì)劃至少需要數(shù)萬(wàn)億美元，而且在未來(lái)百年內(nèi)，我們還需要從整個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)采集能量和物質(zhì)，對(duì)太陽(yáng)系其它行星、衛(wèi)星和小行星進(jìn)行探索，并以此作為跳板來(lái)完成更為復(fù)雜的星際探索任務(wù)。

　　美國(guó)“搜尋地外文明研究所（SEIT）”研究室主任吉爾-塔特（Jill Tarter）提出兩項(xiàng)移居太空并拓展至太陽(yáng)系之外的理由。她說(shuō)：“我們需要解決人類文明僅在地球上繁衍未來(lái)所面臨的問題，我們需要考慮移居至太陽(yáng)系其它星體，保護(hù)我們?nèi)祟愇拿鞑粫?huì)湮滅于科技發(fā)展所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)、環(huán)境資源濫用、游蕩太空巖石對(duì)地球造成的致命性碰撞?！?/P>

　　對(duì)于這樣持久昂貴的太空項(xiàng)目，我們需要像美國(guó)宇航局等航天機(jī)構(gòu)的全力支持，甚至需要得到美國(guó)政府機(jī)構(gòu)國(guó)防部的協(xié)作，這將是一個(gè)持久長(zhǎng)期性，耗費(fèi)大量資金的太空計(jì)劃。

　　坦白地講，航天機(jī)構(gòu)不會(huì)麻煩地發(fā)送一群機(jī)器人抵達(dá)其它恒星系統(tǒng)，而讓人類宇航員呆在地球這顆巖石星球上。像DARPA百年星艦計(jì)劃這樣具有科幻想像空間的太空計(jì)劃將鼓勵(lì)人類穿越星際空間，勇敢探索未知新世界。

　　但是如何努力才能實(shí)現(xiàn)人類穿過(guò)星際太空呢？未來(lái)的載人航天器將需要具備自維持性，具有完美的回收生態(tài)系統(tǒng)——自身重復(fù)供給食物的微型生態(tài)環(huán)境。在漫長(zhǎng)遙遠(yuǎn)的星際旅行中，沒有物質(zhì)可以去浪費(fèi)揮霍，甚至缺乏作為原材料的巖石。比如航天飛機(jī)等我們所熟悉的設(shè)計(jì)用于往返地球的人類航天器，出現(xiàn)某些故障時(shí)將是非常棘手，必須在星際旅行途中進(jìn)行維修，較為容易地進(jìn)行檢修和采用用戶友好型必需型組件，使用3D打印機(jī)制造一些組件存儲(chǔ)備用。更為糟糕的是，未來(lái)星際航天器必須能夠有效地屏蔽宇宙放射線，避免宇航員及其DNA分子遭受損害，宇航員DNA分子的健康性涉及百年星際旅行中人類后代的體質(zhì)。

　　以上是未來(lái)充滿不確定性星際旅行中的已知因素，DARPA會(huì)議的專家指出，以上討論中出現(xiàn)的問題必須在人類離開太陽(yáng)系之前進(jìn)行有效解決。但目前仍有一個(gè)殘酷而清晰的事實(shí)——會(huì)議上沒有一位專家能夠預(yù)想星際航天器如何返程回歸地球，意味著這僅是一張單程太空機(jī)票。