星际航行：一堂沮丧的算术课

《科学外史》江晓原著上海人民出版社
该书系作者为法国著名科学杂志《新发现》之中文版所撰写的专栏文章结集，涵盖天文地理、宇宙太空、科技科幻诸多领域，谈及司南传说、星占学家、“超级民科”、影响因子等科坛趣事。
与地外文明话题联系在一起的“星际航行”，当然不包括在我们自己太阳系中进行的星际航行——这种航行人类已经能够进行，尽管目前还只能在离地球不太远的地方稍转一转。由于到目前为止从未发现我们太阳系之内有别的文明，所以与地外文明联系在一起的“星际航行”总是指在恒星之间的航行。
要讨论这样的星际航行，我们可以先从非常简单的算术开始思考。
通常人们都愿意从离太阳系最近的一颗恒星——半人马座的比邻星开始思考，比邻星距离我们太阳系4.3光年，也就是说，以光速从地球到比邻星要运行4.3年。
目前人类实际能够达到的最高星际航行速度是多少呢？
从地球上飞出太阳系所需要的“第三宇宙速度”，人类已经能够实际达到，因为我们相信已经有航天器能够飞出太阳系，这个速度是16.7公里/秒。注意这个速度连光速（300000公里/秒）的万分之一都不到。当然，按照常理，在此基础上再努力一下，增加一倍左右，达到30公里/秒，应该说还是不太离谱的。如果我们以30公里/秒的速度飞向比邻星，至少需要43000年。
如果我们能够达到3000公里/秒，飞到比邻星至少需要430年（这里完全忽略了飞船出发后加速、到达前减速之类的过程所需要的附加时间）。但这个速度对人类目前的科技能力来说已经是遥不可及了。
其实在不少问题上，430年和43000年是一样的。比如，这都大大超出了人类的正常寿命，也大大超出了机器的工作寿命。
我个人觉得还有一个更大的问题，那就是，任何在地球上的人们有生之年看不到结果的实验、考察、探险等活动，虽然在理论上可以进行，但实际上人们总会意识到它对自己已经毫无意义，所以很难设想这样的活动会得到实施。
也许正是考虑到了这一点，英国皇家宇航学会在20世纪70年代进行的星际航行模拟研究“Daedalus工程”（希腊神话中Daedalus 造了翅膀逃出迷宫），设想的飞行速度是30000公里/秒，这在此后许多关于星际航行的假想中被视为一个重要“门槛”。之所以考虑采用这个“门槛”，也许和上面提到的心理有关——如果花43年飞到比邻星，再等4.3年让无线电报告传回地球，这样在我们有生之年还可以得到探险结果。
星际航行是一个美丽的梦想，它既可以在当代科学主义纲领下不顾一切地被追求，也可以从古代纯粹的人文情怀中得到共鸣——《长恨歌》中那个道士还“排空御气奔如电，升天入地求之遍”呢。所以，尽管人类目前实际能够达到的航行速度只有光速的万分之一量级，但这并不妨碍科学家对星际航行展开丰富、系统而且大胆的想象。
这种想象已经提出了多种方案，大体可以分为两条路径。
一条路径是接受目前只能“慢速航行”的现实，考虑千百万年的长期航行。这样的航行必将面临一系列难以克服的困难。比如燃料从何处提供？
另一条路径当然是从加快航行速度上来着手，只要速度足够快，就可以消解上一条路径中的大部分困难。这时“Daedalus工程”中的十分之一光速“门槛”就经常会被用到。不过，这个宏伟的方案真要实施的话，它的能量消耗将是现今整个地球生产能力的几万倍。
上面这些史诗般的狂想方案中，基本上都没有考虑人。人类向外太空的探险行动，最先派出无人飞船当然可以，但最终总要派人去到彼处才行。而一旦考虑了人的因素，立刻出现两方面的困难。首先是生理上的，其次是心理上的，43年如一日在船舱里，到了比邻星后，即使能够顺利返回地球，那至少也得80多年以后了，这其实就是终身监禁啊!
人类星际航行的真正出路，恐怕只能是目前谁也没见过的虫洞了。