到太阳系之外殖民,时机还不成熟
在太阳系内改造行星不容易,那么到太阳系之外寻找宜居星球,会不会更方便呢?进行恒星际航行,当然是速度越快越好。超光速飞行,与许多已知物理现象相矛盾;利用“虫洞”进行“时空跳跃”,还只是一种理论猜想。在恒星际航行中,目前可信赖的发动机,还是火箭。
利用正反物质相互湮灭产生推力的光子火箭,喷气速度可达光速。但光的静止质量为0,光子火箭推力很小,火箭推进效率很低。如果利用正反物质湮灭的能量驱动工质,喷气速度虽然低一些,但推效率可以大许多,似乎更可行。但在当今技术条件下,反物质的保存是一大难题。这种方案还处于想象阶段。
除正反物质相互湮灭外,已知的所有核反应中,单位质量所产生能量最高的是氢氦核聚变。一个氘原子与一个氚原子反应,能产生17.6MeV的能量。理论上它能使反应产物以7000千米/秒的速度飞出。但核聚变原料氘、氚,要用容器包裹。在核聚变过程中,容器无疑会气化,然后与核聚变产物一道喷出,从而使平均喷气速度降低。
另外,要使反应物大致朝一个方向喷射,必须让聚变反应在燃烧室内进行。反应后上亿摄氏度的高温气体向四周膨胀,碰到相对冷的内壁,必然要使一部分内壁气化,最终使喷气速度降低。有人分析指出,即使采用核聚变爆炸的方式,喷气速度也很难超过1000千米/秒。
如果采取“核聚变发电,用电火箭加速反应后产物”这种方式,由于要进行多次能量转换,发生能量损耗,喷气速度同样很难达到1000千米/秒。
寻找宜居星球,不是件容易的事。宜居星球必须能让植物自由生长。而满足植物生长的温度区间,上下只有几十度!另外该星球不能太小,留不住空气;也不能太大,巨大的重力让人难以适应;星球的大气压,和空气成分应与地球相似,让人能够直接呼吸;星球表面的元素比例,要与地球相似,否则人类容易发生重金属中毒……
两颗恒星之间的平均距离约5光年。平均要搜索100个恒星系,才能找到1颗类地行星。如果飞船的速度是1000千米/秒,那么要飞行15万年才可能找到一颗类地行星。而让飞船孤独飞行15万年,什么事情都可能发生。
十多万年的太空航行,需要数千代人前赴后继才能完成。要求飞船上有完备的农牧业,解决吃饭穿衣等问题。冷冻千年后安然醒来的愿望,可能永远都无法实现。因为体积越大,冷冻速度越难一致,越容易产生应力,将细胞撕裂。另外细胞间易形成冰晶,刺破细胞。当前只能低温保持精液、卵子和早期胚胎。其中胚胎冷冻复活率,也低于一半。
冬眠的办法倒是可以实行,但熊冬眠前膘肥体胖,冬眠后骨瘦如柴。说明冬眠并不能免除身体的消耗。为每年减少几个月的食品消耗,让人不断处于肥胖与消瘦的循环之中,会危害健康。
此外飞船上还要有完备的工业体系,能将人类掌握的科学技术传承下去。因此飞船人口不可少于100万。而承载百万人口及有关工厂农场的飞船,应不少于3000万吨。
飞船到邻近的恒星需要1000千米/秒的速度,接近目标速度又要减少1000千米/秒,即使贮存工质的容器质量为零,工质也将为本体质量的6.4倍,总质量将达到2亿吨。如果那颗恒星系的条件不合适,还要探索另一个恒星系,那么这艘探险飞船还要在该恒星系开采达到本体重量6.4倍的氘氚和其他物质……
即使找到了一颗与地球相似的星球。但也不可能与地球环境完全一样,还要花大功夫进行改造。让人类到数光年外去改造一颗星球,其代价恐怕比改造太阳系内的行星更大!