宇宙航行无易事


  宇宙航行景观确实美不胜收,但要享受到这种美景确非易事。就目前人类的科学技术水平来说,要实现航宇的理想,无论是生命需要的空气、水和食物供应,阳光照射,辐射防护和重力适应,还是加速动力,飞船规模和通信联络等等问题,件件都是难题。

  人类目前用无线电技术进行远距通信,如航天器上的无线电收发机,天文探测用的射电望远镜等。它们都需要强大的发射功率和巨大的天线。如世界上最大的阿雷西博射电望远镜,发射功率为150千瓦,抛物面天线直径305米。但这远不能满足宇宙航行有效通信的需要。

宇宙航行  据估计,要在1万光年距离内用21厘米波进行有效通信,发射功率应达2×1015千瓦,球形天线直径达1万千米,质量达5×1019吨。这个质量是地球质量的1/120,这些材料哪里来?还有,如果这种发射功率所需能量由核能产生,则每年所需核燃料1亿吨,这如何携带?来源也是问题。

  即使这样的发射设备能够制造出来,它仍然没有解决宇宙航行的通信问题,因1万光年在宇宙中只是很小的距离。即使将作用距离增加到3万光年也于事无补,而它需要的发射功率却应达到1023千瓦,球形天线的直径达3000万千米!这种发射功率消散到空间的能量达4×1037焦耳,大大超过宇航规定的允许值(恒星辐射能量的0.1%,在太阳系为3×1023焦耳)。

  即使无线电通信的作用距离能达到100亿光年,还有时间延迟的烦心事。我们知道,无线电波只能以光速传播,如果宇宙飞船已航行到仙女座星系的边缘,船上向地球发出报喜电报,电波要经过230多万年才能到达地球,那时还会有人负责接收这封电报吗?

  还有速度效应引起的时间延迟更烦人。假如宇宙飞船上的时间膨胀了3600倍,飞船上的电报员用每秒钟发10个字码的速度向地球发电报,若每5个字码组成一个汉字,一份300字的电报,他用两分半钟就发完了。但在地球上接收电报的人,则要每隔6分钟才能收到1个字码,半个小时收到一个汉字,整封电报需要6天6夜多才能收完。如果地球上的电报员以同样速度回电,飞船上收电报的人只能听到瞬间的一阵响声,电报嘀嗒的节律是一点也分辨不出来的,因为那里的时间间隔只是地球上的1/3600呀!
 
 
宇宙航行无小船
 
  最理想的宇宙航行是1g加速,但那也是最难以实现的宇宙航行。困难在于要始终做到1g加速,最后达到以无限接近光速的速度航行是非常困难的,因为随着速度的增加,飞船的质量也增加,加速动力大都消耗在推动这增加的质量上了,会使飞船的加速度越来越慢。这很像逆水划船,许多动力用在抵消水流的速度上了。因此,宇宙航行,至少是早期的宇宙航行,是在远低于光速的速度下进行的。

  鉴于宇宙的广阔,每一次宇宙航行都有漫长的航程,少则几百、几千年,多则百万、千万年,这是需要几代、几十代和几万、几十万代人的生命接力才能完成的事业。

宇宙飞船  如飞船的目的地是仙女座星系中的一个太阳系。我们知道,仙女座星系距我们230万光年,如果飞船从冥王星轨道处以第三宇宙速度启航,并开始加速,用现在可预见的技术,可在5万年内加速到40%的光速,然后以这样的速度向目的地飞行,在到达目的地的前5万年开始减速。这样,总共约需要500万年时间。人的工作寿命以50年计算,则需要10万代人的生命接力才能达到此次宇宙航行的目的。

  为了达到这个目的,保证人口质量是绝对需要的。其手段有二,一是防止近亲结婚,保障人的先天质量;二是加强后天教育,保障人的思想道德品质和科技文化素质。

  要防止近亲繁殖,以25年繁殖一代人计算,飞船启航时,需要几千个家庭同行,总人数达上万人。这上万人口在500万年时间内,可能增到10-50亿!

  要养活这些人口,宇宙飞船上要有规模不断扩大的农场、工厂、商店;要让这些人口活得愉快、健康,飞船上要有文娱、体育设施和医院;为了让这些人受到良好教育,飞船上要有学校和研究机构;为了管理这些人口,要有政府等社会管理职能机构……

  试想想看,这该需要多大的飞船!

  以上只是飞向最近的河外星系,要是更远的星系呢?宇宙航行无小船!