人類有沒有可能到外星系?


先說結論:

從人類的壽命和技術能力來看,基本沒有可能

這個問題就類似於,你覺得螞蟻僅憑藉自身的技術,可以研發科技,製造火箭,最終登上月球嗎?

距離人類最近的星系是半人馬座南門二(就是三體人那個星系),距離我們大致4.3光年。假設一個人按1.7米計算,那麼一個人移動4.3光年,相當於移動了自身的2.2×101?倍的距離

而假設一隻螞蟻體長2毫米,螞蟻需要自己想辦法前往月球的話:地月距離大概36萬公里,相當於螞蟻體長的1.8×1011倍,也就是說:

螞蟻去月球,相比人類去三體星系,難度還差10萬倍以上

也就是說,哪怕是螞蟻自己造火箭前往月球,也還是比人類造飛船飛到其他星系簡單了太多

那麼我們換個比喻,如果按螞蟻自己造火箭去火星,地火距離最近的時候大概5000萬公里,相比螞蟻自身的尺寸,大概是2.5×1013倍的距離,就這樣還差不到一萬倍吧……也就是說:

人類前往離太陽系最近的星系,其距離相當於地球上的螞蟻自駕飛船飛往火星,連續飛一萬次

你覺得可能么?

人類自己現在還上不去火星呢,嗯,攤手


以現在的角度看,基本沒可能

以下是「宇宙戰爭吧」的一位吧友的證明:

人類太空探索的歷程發展到現在,一直是靠化學火箭。然而在追求穩妥可靠———以空叉的猛禽引擎技術為例,和追求高精尖———以疊氮和金屬氫為首的高能材質製成的下一代化學火箭燃料為例,這兩條路離走到頭真的不遠了。化學火箭最適合的地方永遠是行星表面到行星軌道的旅程,對於更遠的遠方,我們自然需要更加先進的動力。

裂變核熱工質推進,技術幾十年前就有了,然而安全性一直不是小問題,並且污染較高。更加先進的核鹽水推進,污染更大,高安全性更低,用來做太空導彈倒是合理。

普通工質電推的技術已經發展了幾十年了,但是清一色的高比沖低推力,基本上只能來做單推man,去推無人探測器。

VASIMR,性能均衡,通用可靠。只要能量夠,重的東西也能推(這玩意兒不造大能量輸入不高引擎效率就上不去)。配合裂變堆或者大型光伏陣列,就可以做箱推man,內太陽系都可以去,比現在的探測器快多了。

然而還是不夠,VASIMR的比沖終究最多也只能上到萬秒級,去外太陽系很麻煩,速度終究也不算快。而單推man和箱推man都不能滿足需求時,我們就需要DD。

這就是聚變引擎技術。

有了聚變引擎技術,我們將真正的可以在太陽系內來去自如。不管怎麼說,百萬秒級的引擎比沖是真的可以為所欲為的。

但是問題來了,行星際航行足夠滿足需求,那麼恆星際航行呢?

科幻小說中我們經常可以看到巨大的恆星際殖民飛船,花費幾百年甚至幾千年,把休眠中的乘客,從太陽系送到新世紀去。

那麼聚變引擎到底有沒有這個能力呢?

(註:因為我懶,也沒超過0.15c,我沒用阿克萊公式,不過問題應該不大。)

文中的聚變燃料方案用的是氘-氦3反應,其質能轉換比約為0.39%。

設一艘飛船95%的質量都是聚變燃料,巡航速度設他0.1c好了。也就是說需要加速一次減速一次的話,航程消耗的總所需速度增量就是0.2c。

按照齊奧爾科夫斯基火箭方程來算,噴氣速度至少得達到6.547%光速,也就是19641248.95秒的比沖,這已經非常接近氘-氦3反應的理論噴氣速度極限兩百萬秒比沖了。這樣一來首先散熱問題肯定恐怖如斯(沒錯,散熱問題首先就徹底否定這可行性了),不過要是暫時先不考慮散熱的話……倒還勉強能算是合理的。

然而首先你不可能瞬間加減速是吧?因為加速度和飛船引擎輸出成正比,那麼我們就來算算引擎輸出最低不能低於多少,比如按照慢的要死的用十年加速到0.1c來算———我故意的,而且取這數據是有原因的。

一般情況下這種問題應該按照引擎功率(燃料消耗速率/工質流量)來算,因為消耗燃料同時飛船也在減重。大致估算一下的話,按照上述引擎比沖,每個0.1c的速度改變都會讓飛船減重77.64%。然後加速時間限定在十年的話那麼工質流量至少得有2.46kg/s……

拋開草稿紙上的計算過程直接來看結果,引擎輸出至少得有1.55×10∧15W,卡爾達肖夫1型文明可以駕馭的總能量,以地球為例的話大概是1.74×10∧17W,那麼你就必須把接近K1文明全文明總輸出功率的百分之一塞進飛船剩下百分之五的質量里。

那麼這個5%到底有多重呢?飛船本身和乘客自然是必須的,再加上要帶去目的地的工業體系和基因———基因倒是不重,因為不一定要帶活人和活體動植物去。冷凍胚胎或者量子超算存儲基因序列都是可以的,但不可能一個人/一個強AI都不帶去。

然而真正的總重只多不少:我們要面對的是超過幾百年甚至幾千年的超長航程,大量多重替補備份+機器人全自動檢修必須得有,而且飛船日常運作的能源肯定也是問飛船引擎要,那麼實際上要帶的聚變燃料顯然還得再多不少。

這麼多東西加在一起,大家應該對恆星際航行有一些大致上的概念了。

以上


有很多人最近才來到地球,有些人在克羅瑪農人時代就以外星人的形態來到地球改造直立猿。最後因為星系業力被降為人,體驗著自己造成的後果,並負有將地球帶入更高能量場的責任


以人類的壽命來說是做不到的,但也不是完全不可能。

早在上個世紀60年代,克拉克就在自己小說里提出了星際旅行的解決方案,不發射人,而是發射冷凍胚胎,這就沒有壽命問題了。飛幾千年遇到合適星球自動降落,自動孵化,機器人養育,用視頻學習科學知識,慢慢佔領星球,發展文明。如果失敗了呢?那就損失一些胚胎。


萬物皆可能


我感覺,在21世紀人類有可能無法重返月球了,更不用說其它的了


能達到0.1c就有可能,什麼時候把可控核聚變點出來了再考慮這事吧。


推薦閱讀:

太陽能驅動的飛行器去了沒有太陽的星系該如何補充能量?
既然知道了銀河系會和仙女星系相撞,為何不從現在開始著手準備逃離銀河系?
黑洞照片是觀測5500萬光年外的M87星系黑洞 是否可以理解這是我們看到的該黑洞5500萬年前的狀態?
我們能否到達以光速遠離我們的星系?

TAG:天文學 | 天體物理學 | 星系 |