傲游宇宙什么意思(傲游世界的意思)

在过去的十年里,人类在我们的太阳系外已经发现了数千颗类地行星。这使人们对太空探索产生了浓厚的兴趣,其中包括有可能发射宇宙飞船去探索系外行星。考虑到目前有限的科学技术,科学家提出了“光帆”的概念,即利用光也就是太阳能来驱动宇宙飞船,这种方法受到了大多数科学家的赞同。

然而,最近几年,科学家们提出了一种可能更有效的概念,被称为“电帆”,它的原理是由钢丝网组成的帆产生电荷,使太阳风粒子偏转,从而产生动量。那么到底“光帆”和“电帆”孰优孰劣呢?我们来看看。

光帆

“光帆”的概念由来已久,它是在飞船装备了一大片光反射材料,利用了恒星的辐射压力驱动并逐渐加速。这项技术的一个主要优点是,它不需要航天器运输自己的燃料供应,而燃料供应通常占航天器质量的大部分。这一点在星际旅行中尤为重要,因为即使只达到光速(c)的一小部分,所需要的反应质量也将是巨大的。不像反物质推进或依赖于物理的概念,虽然这些概念还没有经过测试,但是太阳/光帆利用的技术和物理原理在这一点上是完全可以实现的。

另一个优点是,除了太阳辐射外,光帆还可以通过其他方式加速。也就是说光帆可以通过激光阵列或其它恒星辐射来“驱动”。无论哪种情况,光帆的主要优点是不需要像化学火箭那样携带燃料。这大大降低了航天器的质量,因为化学火箭的大部分质量是由燃料造成的。

电帆



然而,近年来,一个新的概念被科学家提出来,即“电帆”。电帆和光帆有点类似,都是利用太阳风,电帆所携带的超导回路会产生电场,而超导回路会通过一个小导线帆来减弱磁场。也就是说电帆依靠带电的恒星风粒子通过电场使它们偏转来传递动量,而光帆依靠恒星发出的光子来传递动量。因此,恒星的风可以驱动电帆,而恒星发出的电磁辐射驱动光帆。

两者的缺点

这两种遨游星系的方式确实可行,但是两者有利有弊。首先,电帆在很大程度上取决于它们的主恒星的特性。另一方面,当遇到m型(红矮星)恒星时,光帆在很大程度上是无效的,因为辐射压力不够高,不足以产生足够的速度逃离恒星系统。遗憾的是,我们知道低质量、超冷的m型矮星占了宇宙中绝大多数恒星,数据显示M型矮星占了银河系中75%的恒星。与其他种类的恒星相比,红矮星的寿命也长得令人难以置信,它们可以在主序中保持长达10万亿年之久。因此,一个可以利用红矮星的推进系统可能是未来一个更好的选择。

基于这些考虑,科学家研究并确定了哪种星际旅行方式更适合于不同的恒星类型,比如f型(白色)、g型(黄色)、k型(橙色)和m型恒星。在考虑了每一类的辐射特性后,他们根据“突破摄星”所建立的参数,将航天器的可能质量考虑在内。

哪一种驱动方式好?人类适合哪种驱动方式?

最终他们发现,一艘配有电帆的宇宙飞船是一种更好的遨游大多数系外行星的推进方式,遗憾的是科学家通过计算还发现,电动帆航天器要达到星际旅行所需的速度需要相当长的时间。相反,如果考虑激光阵列驱动的光帆,就有可能直接获得10%的光速,相比之下,由恒星风驱动的电帆只能达到0.1%的光速,并且时间相当久,估计需要100万年遭遇1万次恒星才可能达到这个速度。

所以虽然电帆是进行星际旅行的可行手段。然而,任何使用这种方法的技术物种必须是长寿的,因为实现相对论速度(10%的光速)的整个过程将需要大约100万年。如果这种长寿的物种确实存在,那么电帆就是一种相当方便和节能的方式,可以在漫长的时间尺度内探索银河系。

虽然从宇宙的角度来看,100万年不过是一眨眼的功夫,但就文明的寿命而言,它却短得令人难以置信,至少以我们的标准来看是这样。作为一个物种,人类已经存在了大约20万年,而只记录了6000年的历史。更重要的是,在过去的60年里,我们的太空文明才刚刚开始。

因此,利用激光加速的帆仍然是我们有生之年探索系外行星的最实用的方法。

外星文明可能使用的驱动方式

不过科学家计算表明,先进的文明可能更倾向于使用电帆而不是光帆来推进,而光帆是以恒星以风或辐射的形式自然输出为基础的。然而,如果一个技术文明想要达到速度或者发射大型货物,而这些货物不能被它们的主恒星产生的能量所推动,那么它可能会倾向于使用光帆,这些光帆是由它们人工产生的光束推动的,比如一个强大的激光。

不幸的是,电帆在很远的距离内是不容易被探测到的,因为它们是由带电的金属网构成的,而且不发出任何明显的技术信号。因此,人类目前寻找外星技术的重点应该是光帆,这种驱动方式应该是未来的关键。