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霍金:“突破摄星”未来可能将星际旅行变为可能

发布时间:2018-09-26 17:13:42

霍金:“突破摄星”未来可能将星际旅行变为可能 本文关键词:星际旅行,霍金,太阳系,银河系

网易科技讯11月5日消息,在腾讯公司于今日举办的第五届WE大会上,剑桥大学物理学教授、著名宇宙学家霍金通过远程视频做了其关于天文物理方向的理解分享。霍金认为今天的世界很像1492年的欧洲,当时人们坚信哥伦布 探险注定是徒劳无功,然而新世界的发现为旧世界带来深远影响,新世界成了他们的乌托邦。今天人类向太空扩展探索甚至会产生更深远的影响,它不会让我们着眼于更广阔的空间,而不是当下。

霍金:“突破射星”未来可能将星际旅行变为可能

霍金称,当我们进入太空,是会发现新生命,还是其他,都说不准。宇宙是无限的,我们还是可以假设,生命会在某处出现。在太阳系中,月球和火星的移民显而易见,木星和土星的一些卫星也有可能,星际航行必经过长期时间,这个长期是指未来二百年及更长。

最后霍金提出一个”突破摄星“的概念,认为这在未来可能会使人类的星际旅行变成事实。“人类作为独立物种,大概已经存在了两百万年。如果人类想延续下一个一百万年,就要勇敢前行。”

霍金远程视频分享之后,突破摄星执行董事、前美国宇航局艾姆斯研究中心主任Pete Worden在WE大会现场进一步对“突破摄星”等概念做了介绍。

作为前NASA的科学家,Pete Worden曾在退休后加入“突破摄星”计划。该计划由霍金和互联网投资人尤里·米尔纳发起,将建造一个激光推进的微型星际飞行器,预计最快用20年抵达离太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星。

Pete Worden首先介绍了他们怎么开始”突破摄星“的项目,这是2015年在英国皇家科学院由米尔纳和霍金教授开启的,希望能了解太空中是否有其他生命和文明存在,以及是否能找到他们。今年在圣地亚哥开启了观察的项目,先去了解在我们太阳系以外还有什么样的生命,“现在我们觉得唯一可能有生命的是火星,但现在还是没有找到任何迹象,如果表面有水的存在,那有生命的可能性就提高了。还有土卫二更有可能存在生命,两个月前在土卫二南半球部分有一些涌出的泉水,说明在结冻表面下是有水存在的”。在卡西尼任务中找到其中有一些碳元素和氢元素,这意味着它更有可能存在生命的,他们接下来解决的问题是在那里是不是真的能找到生命。同时我们也要在地球临近的星系中找到生命的存在。比如半人马的临近星,Alpha A和Alpha B还有一个红矮星,非常有意思的是在2016年欧洲南方天文台宣布他们找到了一些证据,就是绕红矮星的卫星,可能是宜居的,和地球差不多,这是临近地球最有可能存在生命的星球,可能宜居的地方。

去年开始Pete Worden就使用了欧洲南方天文台在智利的望远镜帮我们观察半人马星,据其介绍,五到十年后我们可能真正看到一些现象。更有意思的是我们刚刚提到的2016年开启的突破项目,看看我们是否有一天能真正把人送到这些宜居的星球。

“很多年我们一直试图问是否有其他太阳系存在,我上个世纪念研究生时说有千分之一的可能有生命,但2009年开普勒项目发现像太阳系这样的星系有成千上万个。我们发现事实上银河系当中有我们这样的太阳系其中有像地球一样有水且有像太阳可以公转的星系存在。临近半人马座的红矮星这类,有七个和地球非常接近,且有可能宜居。我们从三十多年前就试图做这样的尝试,当然很多时候我们没有办法到达那里。”Pete Worden说。

他认为,下一个问题是我们是否能将太空旅行器走得更快一点,提速一万倍的话在20年之内才能走到我们要到的星球,我们在一百年内提速了一千倍。很多时候我们要问是不是电子行业的摩尔定律也能应用到太空提速上。另一个问题是像我们这些传统的飞行器设计得这么大需要很多燃料,如果火箭还是原来重量那需要更多的原料,包括我们现在考虑使用核燃料。我们有没有可能在太空中航行?

在1610年开普勒曾写信给伽利略说是不是会有“神来之风”帮助人在太空中航行,这是一个很有意思的问题。很早以前大家就提到用光的方式来作为推力,当时要使用太阳能的光。最近日本人做了用光的方式做推进利的研究。Pete Worden称,我们必须还要考虑有没有其他方式让光推进力成为可能。一是我们可以把我们的太空船做得更小一点,另外是用激光的方式聚焦光成为推力。这里我们形成一个概念就是形成激光的阵列,事实上在很多沟通或通讯中也用到了这一概念。

“几个月前我们推出了一款芯片,使用的是印度推进器,现在我们进一步把它微缩化,之前大的版本已经发生了作用。如果使用“光之风帆”我们能保证它持续20年航行,传回相关的一些信息。也许在2050年左右我们就可以收到银河系其他星球上有生命迹象的图片。”Pete Worden介绍。

最后,Pete Worden表示其团队近年还在尝试一个项目叫“突破聆听”项目,是2015年7月时开启的,目的是寻找外星人发给我们的信号。“所以我们把世界上最大的射电望远镜集结起来。我们使用这种自动的行星寻找器,希望能有更多的突破。另外我们还有英国、南非的矩阵阵列。也许这些信号看到的一些快速射电爆发的现象可能是外星人发出的信号,如果真是这样,那说明外星人也在试着去其他星球定居。但后来证明并不是这样。不过通过这种方式我们还是可以尝试去找临近星球。”(王先)

以下为霍金的演讲原文:

你好,北京!我是史蒂芬?霍金。欢迎来到腾讯WE大会。

我今天的演讲,是关于在宇宙这一背景下,地球和人类所扮演的角色。为了最好地阐述,我需要从两个维度出发,一是思考人类的未来,二是研究我们探索太空、寻求其他潜在宜居星球的选择。我今天的目的,是问大家两个问题。首先,我们需要做什么才能够确保,在力所能及的范围内,人类的未来达到尽可能完美?其次,我们为什么要考虑探索其他宜居星球?

一个原因是,对我们来说,地球变得太小了。在过去二百年中,人口增长率是指数级的,即每年人口以相同比例增长。目前这一数值约为1.9%。 这听起来可能不是很多,但它意味着,每四十年世界人口就会翻一番。 2022年,我将庆祝自己80岁的生日,而在我人生的这段历程中,世界人口比我出生时膨胀了四倍。

这样的指数增长不能持续到下个千年。 到2600年,世界将拥挤得 “摩肩擦踵”,电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。这是岌岌可危的。然而我是个乐观主义者,我相信我们可以避免这样的世界末日,而最好的方法就是移民到太空,探索人类在其他星球上生活的可能。

但是理由充分吗?难道留在地球上不是更好? 在某种程度上,今天的情况就如同1492年前的欧洲。当时的人们很可能坚信,哥伦布的探险注定是徒劳无功。 然而,新世界的发现,对旧世界带来了深远的影响。对于那些被剥夺权利地位、走投无路的人来说,新世界成为了他们的乌托邦。人类向太空的拓展,甚至将会产生更深远的影响,这将彻底改变人类的未来,甚至会决定我们是否还有未来。它不会解决地球上任何迫在眉睫的问题,但它将提供解决这些问题的全新视角,让我们着眼于更广的空间,而不是拘泥眼下。希望这能够让我们团结起来,面对共同的挑战。

当我们进入太空时,会有怎样的发现呢?会找到外星生命,还是发现我们终将在宇宙中踽踽独行?我们相信,生命在地球上是自然而生的,是在漫长的进化后,实现了与地球资源的高度契合。因此,在其他条件适宜的星球上,生命的存在也必定是可能的。即使这种可能性极小,但宇宙是无限的,我们还是可以假设,生命会在某处出现。不过,如果概率很低,那么出现生命的两个星球间的距离,可能将异常遥远。

在太阳系中,月球和火星是太空移民地最显而易见的选择。水星和金星太热,而木星和土星是巨大的气体星球,没有坚实的表面。火星的卫星非常小,并不比火星本身更优。木星和土星的一些卫星也存在可能。比如木星的卫星之一欧罗巴,它的表面是冰层,但其下可能会有液态水,也就可能会孕育生命。那么我们如何确定这种可能?是否必须登陆欧罗巴,然后钻一个洞?

星际航行必然是一个长期的目标。我所说的长期,是指未来二百到五百年。

但是,还有另一种选择。去年,我与企业家尤里?米尔纳(Yuri Milner)一起,推出了长期研发计划——“突破摄星”,目标是让星际旅行变成现实。如果成功,在座各位有些人的有生之年内,我们将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器。

“突破摄星”是人类初步迈向外太空的真正机会,为了探索和考量移居太空的可能性。 这是一项概念验证的使命,其中涉及三个概念:迷你太空飞行器、 光动力推进和锁相激光器。“星芯片”是尺寸被缩小到仅几厘米、但功能完备的太空探测器,它将附着于“光帆”上。“光帆”由超材料制成,重量仅有几克。我们设想,一千个由 “星芯片”和 “光帆”组成的纳米飞行器将被送入轨道。 在地面上,激光器阵列将共同形成一道超强光束,光束穿过大气,以数十吉瓦的功率射向太空中的“光帆”。

这项创新背后的想法,是以光束来驱动纳米飞行器的前进。这样产生的速度虽然不及光速,但也能达到其五分之一,约合每小时1亿英里。这样的系统可以在一小时内抵达火星,几天内到达冥王星,一周内就可以追上并超过旅行者号探测器,并在仅二十年后到达半人马座阿尔法星系。重要的是,“星芯片”的轨迹可能包括“比邻星b”,这颗位于半人马座阿尔法星宜居带的行星,与地球的大小类似。正是在今年,“突破摄星”与欧洲南方天文台携手合作,进一步探寻半人马座阿尔法星系的宜居行星。

目前看来,这些都可能成为现实。但我们也看到重大的挑战。1吉瓦功率的激光器仅能提供几牛顿的推力,不过因为纳米飞行器因为只有几克重量,恰恰可以克服这个问题。但是工程方面的挑战是巨大的。纳米飞行器必须经受极限加速、极寒、真空和质子,以及与太空粉尘等垃圾的碰撞。另外,由于大气湍流,将一套总量100吉瓦功率的激光组瞄准太阳帆,也是很困难的事情。

还有一些严峻的问题。如何让数百道激光穿过大气波动时聚合,如何推动纳米飞行器又不烧毁它们,如何让它们瞄准正确的方向?此外,我们还需要让纳米飞行器在冰冷的真空环境中工作二十年,这样它们才能将信号传回到四光年外的地球。然而这些都是工程设计要解决的问题,而工程挑战往往最终都会被解决。随着技术进步日趋成熟,我们可以展望更多令人兴奋的使命。如果“突破摄星”计划能传回毗邻星系中宜居星球的图像,这对人类的未来必将产生深远影响。

希望我已经解答了我演讲一开始所提出的问题。人类作为独立的物种,已经存在了大约二百万年。我们的文明始于约一万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个一百万年,我们就必须大胆前行,涉足无前人所及之处!

感谢大家的聆听。

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