六大奇特太空構想實(shí)驗：太陽(yáng)能電站+高能激光器

　　據美國大眾機械網(wǎng)站報道，恒星對于地球來(lái)說(shuō)非常遙遠，人類(lèi)當前的太空旅行范圍非常有限，要實(shí)現星際跨越飛行需要上百年時(shí)間來(lái)設計新型航天器。9月30日至10月2日，美國佛羅里達州奧蘭多市召開(kāi)了國防部高級研究計劃署（DARPA）會(huì )議，為實(shí)現人類(lèi)星際旅行實(shí)現第一步——詳細探討人類(lèi)如何在星系中殖民探索。

　　眾所周知，美國國防部高級研究計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(chēng)人類(lèi)首次實(shí)現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(lèi)星際旅行仍是一個(gè)遙遠的夢(mèng)想，在近期召開(kāi)的會(huì )議上，專(zhuān)家對于如何開(kāi)啟和實(shí)現人類(lèi)星際旅行進(jìn)行了深入探討，并在某些方面達到了一致意見(jiàn)。

　　此次會(huì )議上，高級工程師、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(guān)點(diǎn)，著(zhù)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(chēng)，這是迄今為止最廣泛、最深入、最有見(jiàn)解的星際旅行探討活動(dòng)。共遞交了205份研究報告（會(huì )議上發(fā)表了大約40份），專(zhuān)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(lèi)如何在太空繁衍后代等涉及倫理道德問(wèn)題。最終的討論結果是目前將計劃性地依據發(fā)展目標實(shí)現人類(lèi)星際旅行。

　　太陽(yáng)帆是目前已公開(kāi)的一種星際旅行推進(jìn)系統方案，美國宇航局和其它航天機構正在積極進(jìn)行太陽(yáng)帆實(shí)驗，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(wèn)題：這種實(shí)現星際旅行的太陽(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(lèi)能量產(chǎn)出的加速增長(cháng)，百年之內實(shí)現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(wèn)題。

　　美國宇航局其它國家航天機構已開(kāi)始派遣無(wú)人探測器拍攝和研究太陽(yáng)系其它星系，其中包括：對水星展開(kāi)勘測的“信使號”探測器、對土星展開(kāi)勘測的“卡西尼號”探測器，以及對火星進(jìn)行勘測的探測器和登陸表面的火星車(chē)。然而，對其它星體進(jìn)行采礦卻是一個(gè)完全不同的難題。

　　美國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(guān)點(diǎn)：發(fā)射自復制型機器人群抵達小行星和巖石行星，創(chuàng )建大規模的太陽(yáng)能電站，并收集星際旅行需要的原材料。這些機器人能夠自我維護，并自復制式地由小型探礦機器人成為大型采礦挖掘機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送至地球。

　　目前如果采用普通燃料化學(xué)火箭抵達距離地球最近的恒星至少需要數萬(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。百年內實(shí)現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，但是相應的人類(lèi)航天器至少需要達到10%光速。

　　對于攜載推進(jìn)系統的航天器，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，但仍需數百年時(shí)間完善發(fā)展。2011年，美國國防部高級研究計劃署會(huì )議專(zhuān)家達成一致性：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(lài)的潛在技術(shù)突破。

　　從事百年星際旅行項目的科學(xué)家都會(huì )很自然地希望能夠親自旅行至其它恒星系統，或者至少為后代實(shí)現這一夢(mèng)想打下基礎。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今仍在置疑人類(lèi)實(shí)現星際太空飛行的必要性。

　　為什么不選擇機器人呢？機器人不需要食物、庇護場(chǎng)所、空氣、娛樂(lè )和醫療護理，建造一個(gè)機器人基地比人類(lèi)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)人探測器來(lái)執行，或許不需要人類(lèi)親自進(jìn)行太空旅行。但是當前派遣機器人仍存在一些挑戰，機器人的電腦系統需要完全自治化，事實(shí)上這已接近人類(lèi)智能等級，這些機器人宇航員需要評估具有生命跡象的恒星系統目的地，并計算出次探測器和登陸器的準確著(zhù)陸地點(diǎn)。

　　目前的經(jīng)濟條件無(wú)法支持長(cháng)達百年的星際旅行計劃，預測這一計劃至少需要數萬(wàn)億美元，而且在未來(lái)百年內，我們還需要從整個(gè)太陽(yáng)系內采集能量和物質(zhì)，對太陽(yáng)系其它行星、衛星和小行星進(jìn)行探索，并以此作為跳板來(lái)完成更為復雜的星際探索任務(wù)。

　　美國“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(lèi)文明僅在地球上繁衍未來(lái)所面臨的問(wèn)題，我們需要考慮移居至太陽(yáng)系其它星體，保護我們人類(lèi)文明不會(huì )湮滅于科技發(fā)展所帶來(lái)的負面效應、環(huán)境資源濫用、游蕩太空巖石對地球造成的致命性碰撞?！?/P>

　　對于這樣持久昂貴的太空項目，我們需要像美國宇航局等航天機構的全力支持，甚至需要得到美國政府機構國防部的協(xié)作，這將是一個(gè)持久長(cháng)期性，耗費大量資金的太空計劃。

　　坦白地講，航天機構不會(huì )麻煩地發(fā)送一群機器人抵達其它恒星系統，而讓人類(lèi)宇航員呆在地球這顆巖石星球上。像DARPA百年星艦計劃這樣具有科幻想像空間的太空計劃將鼓勵人類(lèi)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)現人類(lèi)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——自身重復供給食物的微型生態(tài)環(huán)境。在漫長(cháng)遙遠的星際旅行中，沒(méi)有物質(zhì)可以去浪費揮霍，甚至缺乏作為原材料的巖石。比如航天飛機等我們所熟悉的設計用于往返地球的人類(lèi)航天器，出現某些故障時(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(hù)友好型必需型組件，使用3D打印機制造一些組件存儲備用。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(xiàn)，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(lèi)后代的體質(zhì)。

　　以上是未來(lái)充滿(mǎn)不確定性星際旅行中的已知因素，DARPA會(huì )議的專(zhuān)家指出，以上討論中出現的問(wèn)題必須在人類(lèi)離開(kāi)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(méi)有一位專(zhuān)家能夠預想星際航天器如何返程回歸地球，意味著(zhù)這僅是一張單程太空機票。