逃离太阳系的种种猜想

虽然美国航天局喷气推进实验室在不久前表示，“旅行者1号”仅仅驶入太阳系边缘，并未进入宇宙空间，但大多数人都认定，这台已经飞行了36年的探测器，将会成为首个跨出太阳系的人造物体。

　　带上地球还是宇宙飞船？

　　事实上，告别太阳系是早晚的事。作为一颗黄矮星，太阳的寿命大致为100亿年。目前它已经50亿岁，而在50亿年之内，它核心处的氢将全部耗尽，核反应开始继续由氦聚变成碳、氮、氧等其他元素。最终会膨胀成一颗直径扩大了100多倍的红巨星。如果那时你还在地球上，你将会看到整个天空都被太阳占满，海洋将蒸发变成沙漠……

　　离开太阳系的方式，大致有两种：一是把地球装上发动机，让它向宇宙空间驶去；二是从地球发射太空飞船，寻找新的行星，在那里定居。

　　就目前人类对地球的了解而言，太空飞船的设想，显然更为靠谱。虽然地球看起来拥有完备的生态系统，但巨大的发动机推力，会使板块活动变得活跃，使冷却的岩浆，以火山的形式爆发。含硅少、流动性极强的基性岩浆将会吞噬地表的大多数植被。

　　而即便有土壤能够在熔岩中幸免，离开太阳后，骤降的温度也会让里面的水分结成冰晶，这不光宣告了种子的死刑，相当一部分微生物和多细胞动物也不能幸免。何况脱离了光合作用，人类如何来获取酶，产生22亿吨谷物，养活70亿人，也是难以解决的问题。

　　所以综合来看，最先载人飞出太阳系的很可能是宇宙飞船。因为找到一个适合居住的星球，总比在废墟中重建地球的生态系统要容易得多，要知道整个银河系就有1000亿颗发亮的恒星，每一颗附近总会有几颗行星。

　　“开普勒-22b”，无疑是可以提供出想象的那一颗。两年前参与NASA开普勒任务的科学家宣布 ，通过开普勒望远镜，他们首次在类似太阳的恒星周围，发现了可能适宜居住的新行星，并将其命名为“开普勒-22b”。

　　速度是王道

　　假设“开普勒-22b”像地球一样，拥有陆地、海洋，并通过大气来产生温室效应的话，它的平均地表温度大约是22℃左右。唯一遗憾的是，它距离我们稍远，在远离太阳系的600光年之外。

　　按照现有的人造航天器中，速度最快的“新视野”号探测器（速度大约为15.5千米/秒），飞向600光年以外的“开普勒-22b”，大约需要1160万年。而就算是离太阳系最近的恒星——半人马座比邻星，距离我们也足有4.22光年。

　　但事实上，如果我们的速度足够快，距离便不是问题。根据狭义相对论的洛伦兹变换公式，如果我们能达到接近光速99%以上的速度，那么把在地球上的人们作为参照物，虽然确实需要等上600年，但在飞船内，在接近光速的情

　　况下，这个距离就会被缩短为几年，甚至十几个小时，而且在宇宙的真空环境下，保持这个速度，并不需要多余的燃料。

　　问题是，我们怎么能接近光速呢？20世纪50年代末的“猎户座计划”看起来能给我们提供方向。1958年，美国政府就开始了秘密研制核动力飞船的“猎户座计划”，按照计划，这艘飞船有60层楼高，携带着数千枚小型核弹，发射升空后，每隔10秒钟，尾部就会爆炸一颗相当于2万吨TNT能量的小型原子弹，根据计算，通过速度累积，“猎户座”飞船可以携带40名宇航员，100吨设备和食物，在125天内便能在地球与火星间实现往返。而它的终极速度可以达到光速的1/10。

　　众所周知，虽然技术上没有任何缺陷，这项计划还是因为释放出的核辐射尘，会污染地球而被叫停。但如果到了世界末日那一天，我们是否能已破坏地球的代价，飞出太阳系呢？答案是否定的。

　　即便我们提前预定好线路，在飞船经过的线路上，通过火箭在太空中安置好相应大小的核弹头，当飞船经过时一个个爆炸，也很难将速度累积到接近光速。因为地球上的核弹主要是依靠体积突然膨胀产生的冲击波而产生巨大的破坏力，但在真空环境中，几乎不会产生冲击波，只会有一些辐射压力，而这种辐射压力，完全可以依靠太阳风来实现。

　　原理其实很简单，即通过一面巨大的船帆，来围绕着太阳，吸收辐射压力，实现速度累加。当然，这也会是一个缓慢的过程，一方面因为来自太阳的辐射压力很小，另一方面是因为人类对加速度的承受极限。如果以1个ɡ的加速作为参考（1ɡ相当于是9.8米/秒2的加速度），那么达到每秒30万千米的光速，就需要飞船围绕着太阳，不停地行驶上1年，这还不算上飞抵目的后要用同样长得时间来进行减速。

　　海盗式的旅程

　　于是在这漫长的时间里，人类如何在飞船里生存，成为了一个新的问题。在理想状态下，那时的飞船将会有一个类似于地球的微型生态系统，包括了集约农业区、居住区、热带雨林、沙漠等等组成部分，就像是美国人的“生物圈二号”实验所尝试的一样。

　　但实验结果和岛屿生物地理学告诉我们，要想在飞船内重建封闭的生态系统几乎很难实现。因为越小的岛屿上生物灭绝的可能性越大，其中重要的原因是小岛上支持不了太多的生物个体，很容易因偶然因素而导致绝灭。

　　反过来说，越小的岛屿上，新物种形成的可能性也就越小，因为没有那么多遗传多样性，也没有那么多新生态位。除非在未来，人类可以通过发达的自动化技术和生态学知识，完全抛弃自然生态系统，让一切物质循环都由机器来完成。

　　当然，捷径也不是没有。比如我们可以以开放式的生态系统，来实现在飞船中的生存。即像太空海盗一样，派出小型飞船一路航行，一路掠取资源。已知的地外行星大约有百分之一含有水、水蒸气或冰，假如这类“基本物质”能够找到充足来源，那么我们的海盗只需要自备全套工农业生产体系就可以，不用带上整个生物圈。

　　但是这么做的风险是，难以保证掠夺的稳定性。所以虽然名为掠取，人类还是要具备一个小规模的生态圈和足够强的物质循环能力。即在行星群之间穿梭往来，收割资源的同时，把废料排放在行星上待其自然循环。要保证把足够的物质回馈给行星，保证排放的废料不会引发行星本身大气结构剧变（比如不能把氧气大规模排放到还原性大气中），保证不把持续危害性的物质（比如长半衰期的核废料）大规模排放到行星上，保证不对某几颗行星过度掠夺等等。

　　于是从这个角度上讲，那颗携带着用55种语言录制的人类问候语和各类音乐的唱片、已距离太阳大约180亿千米的“旅行者1号”，不仅是第一个，也可能是最为潇洒地离开太阳系的人造物体。（steed与Ent_evo亦对本文有贡献）

　　【实习编辑】谷 力