人类该如何到达第二个地球?

今日凌晨,美国宇航局公布了开普勒空间望远镜的新发现——开普勒452b,一颗目前为止各方面最接近地球的系外行星。它只比地球大60%,和母恒星的距离非常接近地球与太阳的距离,有很大的可能性会是一颗岩石行星,所有的这些都指向一个可能——这颗地球的孪生行星很有可能存在液态水和生命。

但是这一切都只是“可能”,由于不是抵近观察,开普勒空间望远镜所能做的工作其实并不多,那么我们可不可以发射一个像“新视野号”探测器一类的装置,到开普勒452b附近去一探究竟呢?

首先我们要知道开普勒452b到地球之间的距离:1400光年,也就是说即使以光速前进也需要1400年才能到达。人类目前制造出来的最快飞行器是1976年发射的太阳神2号太阳活动探测器,它的速度高达70.22千米/秒,太阳神2号的速度之所以这么快是因为它离太阳足够近,直接运行在水星的轨道之内,作为向太阳系外发射的探测器,速度最快的自然是1977年发射的旅行者1号,它的速度是17.06千米/秒。

即使是以70千米/秒的速度来看,与光速的30万千米/秒相比仍是太慢,仅相当于光速的1/4286,太阳神2号需要六百万年才能到达开普勒452b,旅行者1号更是需要三千万年才行。那么,有没有什么黑科技能帮助人类在短时间内抵达开普勒452b呢?

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核聚变引擎

是指利用核聚变产生动力,推动火箭前进。在核聚变反应中,核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。2009年12月,英国《新科学家》网站,认为这种技术,有可能在数十年之后实现。

一旦科学家掌握了受控核聚变,那么他们将控制反应中产生的带电粒子,并让它们从喷口喷射而出。从核聚变反应堆喷出的粒子能使二级火箭的速度达到光速的12%。核聚变火箭推进的宇宙飞船同采用核裂变火箭推进的星际旅行类似,能很快地飞抵最近的恒星系,但却没有更多潜力可挖。

12%的光速虽然是一个很可观的速度,但对于距离地球1400光年的开普勒452b来说仍然太慢,如果燃料足够,核聚变引擎可能会带我们花数十年的时间到达离地球最近的恒星——比邻星,但到达开普勒452b则需要一万多年,这还没有考虑漫长的加速和减速时间。

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曲速引擎

曲速引擎:名符其实的黑科技,最早出现在美剧《星际迷航》中,最初只是一个不切实际的幻想,但后来理论物理学家米给尔·阿库别瑞在1994年提出以他为名的阿库别瑞引擎,使得超光速航行变得可能。并且不会违反广义相对论中“没有物体可以局域地比光速还快”。由于原理相近,人们也把阿库别瑞引擎称为曲速引擎,这个概念也在中国著名科幻作家刘慈欣的作品《三体》中出现过。

阿库别瑞提出,可以制造一种能够令前方空间收缩而令后方空间膨胀的引擎,以空间的“变形”来推动飞船前进。由于空间膨胀的速度没有任何限制,所以这种飞船的乘客可以感知到自己的速度超过了光速。如果能够实现,飞船将会是被一个“曲率泡”裹挟着前进。它在本地参考系内没有任何加速度,也就不会受到广义相对论的速度制约,而且不会出现时间变慢等相对论效应。假如有一艘这样的飞船以单程两星期的速度飞到潘多拉再回来,其乘员的年龄将比出发前增长四星期,与留在地球上的情形一样,不必担心发生所谓的“双生子悖论”。

2012年,物理学家哈罗德·怀特(Harold White)透露了一个堪称惊天动地的消息:他和他的团队正在为美国航空航天局(NASA)研制超光速引擎。驾驶装备着这种引擎的飞船,从地球飞到电影《阿凡达》(Avatar)中的潘多拉星球,仅需要几个星期而已。不过他们公布的只是一个理论上的实物模型。不过怀特表示,一旦曲速宇宙飞船真正面世,只须两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二。南门二距离太阳约4.37光年远。按照这个速度推算,1400光年也只需6年多的时间即可到达。这比新视野号到达冥王星花的时间都要少。

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反物质引擎

1928年英国物理学家狄拉克首先从理论上提出了存在反物质的假说,认为存在和构成普通物质的基本粒子质量相等但电荷相反的基本粒子,并有由这样的基本粒子构成的反物质。仅仅4年后,这个假说就得到验证。由于反物质和物质如果相遇,将会湮灭,正反物质的质量将全部转化为能量,按照爱因斯坦的质能公式E=mc^2释放巨大的能量。反物质发动机的好处是反物质的湮灭可以自发产生,不需要象核发动机中的核反应那样需要许多条件,所以就不需要很大的反应堆,可以减轻飞船重量。

就目前所知道的所有物理反应而言,这是效率最高的燃料。正反物质湮灭所释放的能量巨大,是氢氧化学反应的1百亿倍,太阳核心热核反应的300倍。一片阿司匹林那么大的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘飞船巡弋数百光年。

据科学家测算,以反物质为动力,飞行器的速度则可接近光速,在宇宙空间中可以以光速的70%飞行,那么到达开普勒452b的时间需要2000年。这对人类来说仍然太过漫长,不过足够我们到太阳附近的一些恒星做星际旅行了。

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虫洞

虫洞是在广义相对论中容许存在的一种特殊结构,它可以把时空中的两个点直接连接起来,不管这两点在空间距离上或时间间隔上相距多远。对它的简单理解,就如同一张纸上相隔较远的两个点,通过折叠将两点重合在一起。

利用虫洞的特性,我们就有可能在较短的时间内完成远距离的空间旅行,或者进行时间旅行。不过,我们还没有在天文观测中找到虫洞存在的实验证据。在理论上也还存在各种各样的困难。例如,制造和维持虫洞可能需要具有负能量的物质。

著名天体物理学家霍金认为,虫洞就在四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。如同在3度空间中,时间也有细微的裂缝,而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,虫洞就存在于其中。不过,霍金表示,这些隧道小到人类无法穿越,但有朝一日也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大,或许将来也可以建造一个巨大的虫洞。

如果能真的制造出虫洞,那么通过它来抵达开普勒452b显然是最节省时间的方式,像《星际穿越》一样,可能坐一站公交的时间就到啦。

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  1. >3<知足$_$ 5
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    应该会是什么样子的好期待

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  2. 质朴 5
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    需要突破新的视角啊。

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  3. 大侠 1
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    造一个虫洞,把你传送到太阳中心如何

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