星际遨游是纸上谈兵吗

【合众国际社纽约８月２１日科学特稿】过去一度被视为“疯狂”的念头现在逐渐得到人们的尊敬，科学家们最终在严肃地谈论星际旅行的问题。路途漫漫星际旅行难以想象
直到最近几年，科学家还把星际旅行视为不可能。原因似乎是很明显的：这些恒星距离我们远得难以想象。除了我们的太阳之外，最近的恒星离开我们的距离为４光年（１光年约合９．５万亿公里）。
因此，这些恒星的光束到达地球要４年，正如爱因斯坦在本世纪初所证明的那样，任何东西不比光传输得更快，一秒钟达２９．９７８５万公里。爱因斯坦的“速度极限”的理论并不是开玩笑，它是物理学上的一条颠扑不破的定律。这条定律在粒子加速器上一再实验过，在粒子加速器中，不管人们增加多少“推动力”，亚原子都不曾达到光速。
因此，即使最快的星际飞船的旅行至少也要４年，到比较远的星球去将持续几百甚至几千年。要到最近的大星系仙女星座，将持续两百万年。
因此，科学家一向对有关星系“文明”科幻的怪念嗤之以鼻。荣获诺贝尔奖的物理学家爱德华·珀塞尔在１９６０年说，“‘关于周游宇宙的所有废话都是纸上谈兵”。纽约会议星际旅行可能提前
但是，持怀疑态度的人们请注意，英国行星际协会在其出版的最近几期刊物中，行星际飞船科学家提出了许多令人眼花缭乱的设计。给人印象最深的设计是用重量极轻的材料制作的星际飞船，形状就像巨大的蝴蝶，或者风吹的游丝。它们将不由人来“操作”，而是由小型计算机和小型机器人来操作。
从理论上讲，它们可以被来自“星球大战”式的激光或者粒子束产生的压力加速到近光速。这些文章是以１９９４年纽约会议的议题为基础的。这次会议是由卡尔·萨根行星协会、航天局和其他一些机构联合发起的。
这次会议最诱人的题目是：“我们准备好了用实用机器人进行星际飞行吗？”设在加利福尼亚州帕萨迪纳的行星协会的行政负责人路易斯·弗里德曼警告说，“我不相信任何参加了这次会议的人会说，‘现在是推出星际飞行计划的时候了’。”
然而根据会议上的一些谈话来看，第一次用机器人进行星际飞行“可能比我们原先预计得要早一点。弗里德曼说，如果你５年前问我第一次发射在什么时候，我会说，从现在起几百年以后吧，或者类似的话。如果你现在问我，我会说，可能在１００年之内。
弗里德曼说：“有一句老格言说，‘人类总是过高地估计今后１０年能够作的事情，而低估在今后５０年可以做的事情。’”飞船设计不断出现新鲜花样
至少从５０年代以来，打破旧传统的科学家们对星际飞船的设计进行了修补。有些科学家设想制造庞大的“方舟”，将运载数百人。由老式的化学或核火箭来作动力，它们的飞行将持续数千年。另外一些专家设想，星际飞船采用“热核聚变”发动机，由原子核聚变作动力。
有些学者甚至建议在星际飞船后面不远的地方引爆小型的原子弹，不断的爆炸将逐渐使飞船加速到每秒运行数千英里。在近些年，科学家设计出了“反物质”发动机，由普通物质和它的“镜像”反物质的爆炸性对撞作燃料。
所有这些星际飞船都有一个共同的问题：它们太重。一艘星际飞船要在一个人的生命期内到达即使是最近的恒星，其飞行速度也要接近光速。但是要达到这样快的速度，星际飞船的发动机将需要数量惊人的能量，或许比美国一年消耗的能量还要多。
３０年前，加利福尼亚州马利布的休斯实验所的物理学家罗伯特·福沃德提出了一种崭新的做法。他的星际飞船无需携带很重的发动机和燃料箱，相反，这些飞船从外部巨大的高能光束那里取得它们需要的能源。福沃德的星际飞船大部分将是一个庞大的超轻重量的“帆”，激光束将推动它在空间遨游。
是的，光束是有压力的。当一束光射在你的手上的时候，它在你不知不觉之中就把手向下压了。
在空间，没有大气的压力，因此，激光束推动的时间越长，帆飞行的速度就越快。在几个月之内，帆和它运载的小小的载荷——很可能是一个机器人探测器——会加速到每秒数万英里，并迅速离开太阳系。在不到一个世纪，它就会经过最近的恒星。纳米技术星际飞船希望所在
但是同最新的规划相比，甚至福沃德的优美的星际飞船也显得很原始。这些新的设计利用两个未来的科学
——纳米技术和粒子束武器设计。纳米技术学家们希望把计算机和机械装置装配到原子和分子的规模。
毫不夸张地说，他们设想的装置、发动机和超级计算机都太小，肉眼是看不到的。
如果纳米技术可行的话，那时科学家就可能研制出像鸟一样大小、甚至在理论上像跳蚤一样大小的空间探测器。一个纳米空间探测器将装满勘探星际世界用的电视摄像机和科学仪器，但是其直径只有几英寸，而且只有几分之一磅重。它将被一个由超轻材料制成的、激光束推动的帆拖着前进。这个帆的直径达数千英尺，形状像降落伞。粒子束装置能加速亚原子粒子——电子、中子或质子。在８０年代，从事“星球大战”计划工作的科学家研究了使用设在太空中的粒子束击落敌人洲际导弹的方法。大部分星球大战计划现在已经过时，但是热心于星际飞船的人们却从中获得了启发。
纽约大学的天文学家马特洛夫和明尼苏达大学的爱德华·贝尔布鲁诺研究了使用粒子束装置向载有钛“帆”的星际飞船发射氘原子的方法。如果他们的计算是正确的话，氘光束可以在半天之内把星际飞船加速到光速的三分之一。
人是不可能乘坐这样的星际飞船旅行的：他们太重了。此外，人体是经受不起这种极大的加速度的。
但是未来学派制造的纳米机器人很可能进行这样的遨游。但是至少有一个大的障碍：“散焦”。
在目前的粒子束中，带电的粒子在离开加速器时就扩散开即“散焦”了。它们之所以这样，其原因很简单：这些粒子具有相同正负电荷。相同的电荷相互排斥，这是电力理论的基本原理。如果有人解决了“散焦”的问题，那么，粒子束推动的星际飞船将朝着实现的目标迈进一大步。
马特洛夫和贝尔布鲁诺的设计比过去的设计还有另一个大的优点：通过把星际飞船加速到非常快的速度，单一的粒子束就可以发射多艘飞船。在几个月的时间内，一艘飞船接着另一艘飞船起飞，而不用像福沃德原先设想的那样把它所有的能量供应一艘飞船数十年。每一艘飞船都可以被指挥到不同的恒星去——很可能是相对来说附近的恒星，比如说在１０光年以内的恒星。
这片空间将包括数十颗恒星，其中许多可能有行星在围绕着运行。幸运的话，所有的探测器将在半个世纪左右到达目的地。它们将向地球传输有关这些恒星和它们的行星的电视图片和信息。如果那里有居民的话，甚至能发回有关那里的居民的信息。
结果是：人类一下子就增加了对其星际“邻居”的了解。航天局并没有对星际飞船的可能性采取官方的立场。它的双手被“简单一些”的任务——如经常发射空间飞船——占据着。不过，航天局的有些官员还是有勇气参加了纽约的这次会议。（刘鸿基译）