自從人類看到天空的那一天起，就在幻想飛上去看看那是一個(gè)怎樣的世界。尤其在現(xiàn)代天文學(xué)乃至航天學(xué)建立之后，在具備了太空探索的基本能力后，更加對(duì)其他星球充滿了向往。可是，當(dāng)我們實(shí)實(shí)在在展開(kāi)太空探索時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己的能力有么有限。

目前人類發(fā)射的所有探測(cè)器中，飛出最遠(yuǎn)的就是旅行者1號(hào)，目前距離我們也只有223億公里。這個(gè)數(shù)字看似非常驚人，但它距離比鄰星仍然非常遙遠(yuǎn)，需要7-10萬(wàn)年才能到達(dá)。在太空中，人類探測(cè)器比烏龜還慢。

（圖片說(shuō)明：1997年卡西尼號(hào)探測(cè)器升空畫(huà)面，目前人類的火箭發(fā)射仍然完全依賴于化學(xué)燃料）

我們也不必過(guò)于失望，雖然現(xiàn)在的探測(cè)器還非常慢，但我們目前已經(jīng)掌握了4種可以達(dá)到更加驚人速度的方法。只不過(guò)，這些方法目前仍然不成熟。一旦其中一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)突破，那么我們飛出太陽(yáng)系的那一天也指日可待了。

核動(dòng)力火箭

雖然人類的探測(cè)器已經(jīng)開(kāi)始嘗試?yán)煤肆炎兊姆绞桨l(fā)電了，但想利用核能給整個(gè)火箭供電，仍然還只是個(gè)概念。目前來(lái)說(shuō)，火箭燃料還是以液氫較為常見(jiàn)，另外如甲烷、偏二甲肼等也都有使用?？傊覀?nèi)匀皇且揽炕瘜W(xué)反應(yīng)來(lái)給火箭提供動(dòng)力。

（圖片說(shuō)明：美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施，專門(mén)研究人造太陽(yáng)，即可控核聚變）

我們知道，這樣的反應(yīng)所提供的能量非常有限，因?yàn)槠淠芰縼?lái)源不過(guò)是化學(xué)鍵重新組合所產(chǎn)生的能量差。而一個(gè)原子99.95%的能量都集中在原子核中，如果我們能利用這些能量，那么將會(huì)大大提升火箭的速度。沒(méi)錯(cuò)，這就是核反應(yīng)。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，1公斤化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)釋放的能量大約相當(dāng)于1毫克的質(zhì)量，而如果是利用中子轟擊鈾使其裂變的話，則可以獲得相當(dāng)于955毫克質(zhì)量的能量，幾乎是化學(xué)燃料的1000倍。想一想TNT炸藥和原子彈威力的區(qū)別，就更容易理解二者之間的巨大差距了。

這還只是核裂變。如果我們能夠利用核聚變來(lái)提供能量，那么火箭能夠獲得的動(dòng)力就更加可觀了。想一想，核聚變可是氫彈的基本原理！如果是1公斤的氫聚變?yōu)楹?，那么我們獲得的能量將相當(dāng)于7.5克的質(zhì)量，非常驚人！如果我們能夠利用核聚變的原理來(lái)給火箭加速，那么它能獲得的加速時(shí)長(zhǎng)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的一切燃料，這可以讓我們用幾百年甚至幾十年就抵達(dá)比鄰星。

不過(guò)，目前我們的核聚變還沒(méi)有發(fā)展成熟，無(wú)法實(shí)現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)，這也是全世界各個(gè)國(guó)家正在全力攻克的難題。前不久，媒體剛剛報(bào)道了人類第一座核聚變反應(yīng)堆展開(kāi)建設(shè)，預(yù)計(jì)在2025年建成。不過(guò)，如此巨大的反應(yīng)堆肯定不能用在火箭上，至于火箭什么時(shí)候能夠用上小型的核聚變反應(yīng)堆，目前也不得而知，有人認(rèn)為要等到2100年。

反物質(zhì)

同樣是利用質(zhì)能方程的原理，反物質(zhì)比核聚變的能量轉(zhuǎn)化率高得多?；蛘呶覀兛梢钥鋸埖卣f(shuō)：對(duì)于反物質(zhì)來(lái)說(shuō)，無(wú)所謂什么能量轉(zhuǎn)化率，因?yàn)樗脑砭褪前阉械奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，轉(zhuǎn)化率100%。

反物質(zhì)的原理非常簡(jiǎn)單，一對(duì)相反的物質(zhì)在一起會(huì)發(fā)生湮滅現(xiàn)象，完全變?yōu)槟芰?。僅僅1克反物質(zhì)與等量物質(zhì)完全湮滅，就會(huì)產(chǎn)生1.8×10^14焦耳的能量，相當(dāng)于3顆廣島原子彈，可見(jiàn)其威力有多么巨大。如果我們能夠?qū)⑦@樣的能量利用在火箭上，產(chǎn)生的推力將相當(dāng)驚人。

但是，我們對(duì)于反物質(zhì)的了解還比較有限，目前也無(wú)法真的在實(shí)踐中利用反物質(zhì)，其主要難點(diǎn)集中在三個(gè)方面：

（圖片說(shuō)明：歐洲核子研究中心反物質(zhì)工廠）

如何創(chuàng)造穩(wěn)定的、中性的反物質(zhì)；
怎樣將反物質(zhì)與正常物質(zhì)分開(kāi)開(kāi)來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的精確和長(zhǎng)時(shí)間控制；
對(duì)反物質(zhì)的批量生產(chǎn)，使其能夠在實(shí)踐中被人類利用。

目前來(lái)說(shuō)，前兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在一定程度上得到了解決。

在歐洲核子研究中心的反物質(zhì)工廠，科學(xué)家們已經(jīng)嘗試將反質(zhì)子與正電子結(jié)合，成功制造了反原子，實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。同時(shí)，他們能夠利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)，將這些制備出來(lái)的反物質(zhì)禁錮在遠(yuǎn)離普通物質(zhì)的位置，使其穩(wěn)定存在了約1個(gè)小時(shí)。

（圖片說(shuō)明：反物質(zhì)火箭假想圖）

目前，我們唯一無(wú)法攻克的就是批量生產(chǎn)反物質(zhì)。人們一直調(diào)侃，反物質(zhì)是世界上最貴的物質(zhì)，生產(chǎn)一克就需要至少幾千億美元。如果有一天我們實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)反物質(zhì)，屆時(shí)我們對(duì)反物質(zhì)的保存也將更加游刃有余。那么，反物質(zhì)火箭想必也不會(huì)太遠(yuǎn)，它將通過(guò)令人震驚的強(qiáng)大推力，幫助我們探索這個(gè)宇宙。

暗物質(zhì)

和反物質(zhì)相比，暗物質(zhì)就更加神秘了，目前沒(méi)有人知道暗物質(zhì)到底是什么，只知道它占了全宇宙質(zhì)量的85%左右。

（圖片說(shuō)明：雖然目前還不了解本質(zhì)，但我們知道暗物質(zhì)在銀河系內(nèi)廣泛分布，甚至也出現(xiàn)在了太陽(yáng)系）

有些人認(rèn)為，暗物質(zhì)的本質(zhì)也是一種玻色子，而且有一點(diǎn)非常特別：它就是自己的反物質(zhì)。他們相信，雖然概率并不高，但是在很少的情況下，它們會(huì)自己之間發(fā)生湮滅現(xiàn)象，從而提供大量的能量，為火箭提供動(dòng)力。

在宇宙中，很多遙遠(yuǎn)的星系中心都有著驚人的伽馬射線暴。不同的科學(xué)家對(duì)這些伽馬射線的來(lái)源給出了不同的見(jiàn)解，其中一些就按照剛才我們提到的理論來(lái)分析，認(rèn)為這股強(qiáng)大的能量就來(lái)自于暗物質(zhì)之間的湮滅。如果我們將它利用在火箭上，那么同樣可以實(shí)現(xiàn)速度的飛躍。同時(shí)，由于暗物質(zhì)在銀河系隨處可見(jiàn)，我們不需要補(bǔ)充能量，完全可以就地取材，持續(xù)加速。

而且，如果真的可以不攜帶燃料，那么人類的太空探索將實(shí)現(xiàn)更多的“不可能”?；鸺梢栽诓怀^(guò)光速的條件下無(wú)限加速，極大地?cái)U(kuò)展我們的探索范圍。

不過(guò)，這個(gè)想法目前仍然只是個(gè)想法，它首先依賴于暗物質(zhì)的特性，必須要滿足上面我們提到的這個(gè)猜想。如果暗物質(zhì)被證明并不具備這個(gè)特性，那么前面說(shuō)的一切都沒(méi)有意義。即使我們有一天證明了暗物質(zhì)有這樣的性質(zhì)，也仍然需要解決其他一些問(wèn)題，如：

如何促進(jìn)反物質(zhì)之間的湮滅；

如何引導(dǎo)能量的釋放方向，確保火箭按照我們需要的方向前進(jìn)；

怎樣有效地控制反應(yīng)的速率和規(guī)模，讓火箭能夠按照我們的要求運(yùn)行。

太陽(yáng)帆

太陽(yáng)帆的概念早在幾百年前就被提起，著名天體物理學(xué)家開(kāi)普勒在看到彗星后，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)有一種讓彗星的彗尾甩向某側(cè)的力量，認(rèn)為這可以幫助人類的工具穿越空間。

到了前幾年，著名物理學(xué)家霍金曾經(jīng)鼎力支持的突破攝星計(jì)劃，也是以太陽(yáng)帆為基礎(chǔ)，希望能夠通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)在20年內(nèi)抵達(dá)比鄰星的驚人速度。據(jù)介紹，它甚至可以使探測(cè)器達(dá)到20%的光速甚至更快。

現(xiàn)在我們知道，太陽(yáng)帆的動(dòng)力源來(lái)自于一種叫做光壓的力量。由于太陽(yáng)光不會(huì)斷，所以太陽(yáng)帆也可以持續(xù)飛行。而為了獲得更大的推力，太陽(yáng)帆必須足夠大，甚至達(dá)到幾百米甚至幾千米的直徑。好在宇宙中天體的距離都非常遙遠(yuǎn)，所以完全不必?fù)?dān)心太陽(yáng)帆會(huì)撞到什么天體。

（圖片說(shuō)明：目前最有望接近光速的動(dòng)力模式——太陽(yáng)帆）

目前來(lái)說(shuō)，世界各國(guó)也都在嘗試研發(fā)太陽(yáng)帆，比如今年年初，我國(guó)的天帆一號(hào)就成功實(shí)現(xiàn)了展開(kāi)，但距離真正的使用還有著非常遙遠(yuǎn)的距離。另外，美國(guó)行星協(xié)會(huì)的光帆2號(hào)在去年6月份發(fā)射升空，目前也在進(jìn)行著相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

太陽(yáng)帆的難點(diǎn)在于如何制造如此巨大的帆，以及如何通過(guò)有效的折疊和展開(kāi)手段實(shí)現(xiàn)它的運(yùn)行。它目前還無(wú)法載人，因?yàn)閺?qiáng)大的加速度會(huì)讓人體崩潰。另外，加速到接近光速后，太陽(yáng)帆如何減速也是一個(gè)問(wèn)題。與此同時(shí)，我們還必須要有更加先進(jìn)的材料，讓它變得更薄，才能獲得更輕的質(zhì)量以實(shí)現(xiàn)更大的速度。

目前來(lái)說(shuō)，石墨烯是最好的選擇。不過(guò)，人類何時(shí)能夠廣泛、批量地生產(chǎn)石墨烯并加以靈活應(yīng)用，仍然是個(gè)未知數(shù)。

（圖片說(shuō)明：太陽(yáng)帆概念圖）

總結(jié)

人類的夢(mèng)想，是星辰和大海。我們希望能夠沖出太陽(yáng)系，看一看外面的宇宙。對(duì)于現(xiàn)在的人類來(lái)說(shuō)，前往火星這么近的距離尚且要半年之久。但我相信，隨著人類科技的不斷突破，我們真的可以到比鄰星去看一看。

目前來(lái)看，核聚變動(dòng)力和太陽(yáng)帆看起來(lái)還是比較有可能最先實(shí)現(xiàn)的。至于未來(lái)是否會(huì)有更加創(chuàng)新的技術(shù)出現(xiàn)，那就不得而知了。如果人類真的可以沖出太陽(yáng)系，你最希望先去拜訪的是哪顆天體呢？

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