霍金的这一做法其实是向外星文明宣战!

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在距离太阳25光年的范围内,有许多已知的系外行星,像K2和TESS这样的任务只能找到更多。这些都是星际旅行的绝佳目标,但如果我们不小心这么做,我们的探索可能会被误认为是恶意的侵略行为。

想象你自己身处一个与地球没有太大区别的世界,围绕一个与太阳没有太大区别的恒星运行。地球表面的温度和大气刚好适合液态水的存在,海洋和大陆的混合保证了数十亿年来生命的稳定和繁荣。进化过程也增加了这个世界上生物的复杂性和分化程度。通过偶然突变和选择压力的结合,这个世界上的一个物种变得有知觉、有意识,并达到了前所未有的对自然的支配地位。

随着他们技术的进步,他们开始对其他恒星周围的外星文明产生好奇。然后,从他们天空中一个遥远而微弱的光点,第一次攻击发生了,以相对论的速度在他们的星球上炸出了一个洞。它不是流星、小行星或彗星,而是从遥远星际空间另一边的人类。

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1992年哥伦比亚号航天飞机的发射表明,对火箭来说,加速不仅是瞬间的,而且是在很长一段时间内发生的。对于一艘能够到达另一颗恒星系统的星际飞船来说,与火箭相比,我们今天所面临的实际限制意味着,一次旅行必然会跨越多个人类世代。

在地球上,我们关于星际旅行的梦想传统上分为两类:

  • 我们以火箭推进的速度缓慢前进,这一过程耗费了很多人的生命。
  • 我们走得很快,假设我们取得了巨大的科学进步,以相对论(接近光速)的速度旅行。

即使没有船员,这两种选择似乎是唯一的选择。要么我们像旅行者号宇宙飞船一样,花了几千年的时间才走完哪怕是一光年的距离,要么我们开发出一些新技术,可以让航天器加速到非常非常高的速度。第一种选择似乎不可接受;第二个似乎是不现实的。

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星际迷航飞船上的翘曲驱动系统使星际间的旅行成为可能。如果我们有了这项技术,我们就可以轻松地跨越与恒星的距离,但这仍然是科幻小说的领域。

但在2010年发生的一些事情有可能改变游戏。事实上,我们已经取得了巨大的技术进步,可以在相当长一段时间内为航天器提供大量能量,使我们(原则上)能够将其加速到惊人的速度。

巨大的进步吗?在激光物理学中。现在,激光比以往任何时候都更强大,也更准直,这意味着如果我们在太空中放置大量的高能激光器,它们不必与大气色散作斗争,它们可以长时间照射一个目标,给它能量和动量,直到它达到光速的10%以上。

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“深空激光帆”概念依靠一个大型激光阵列来照射和加速一个相对大范围、低质量的航天器。这有可能使非生命体加速到接近光速的速度,使星际旅行成为可能。

2015年,一组科学家写了一篇白皮书,介绍先进的激光阵列如何与太阳帆的概念相结合,创造出一种基于“激光帆”的航天器。从理论上讲,我们可以使用当前的技术和超低质量的宇宙飞船(如“星屑”飞船),在一个人的一生中到达最近的恒星。

这个想法很简单:将高能激光阵列射向高度反射的目标,将一个非常小且质量很低的微型卫星连接到帆上,并将其加速到尽可能高的速度。太阳帆的概念由来已久,自开普勒以来就存在了。但使用激光帆将是一场真正的革命。

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艺术家对激光驱动帆的再现展示了如何通过连续反射高功率和高度准直的激光,将一个大范围、轻质量的航天器加速到很高的速度。

这种设置对所有其他人的好处是难以置信的:

  • 用于此目的的大部分能量不是来自一次性使用火箭燃料,而是来自可充电的激光器。
  • 星屑宇宙飞船的质量非常低,因此可以加速到非常快的速度(接近光速)。
  • 随着微型化在电子产品和超强度、超轻材料上的出现,我们实际上可以创造出可用的设备,并将它们发送到光年之外。

这个想法并不是什么新鲜事,但新技术的出现——无论是目前可用的,还是未来二、三十年可能会出现的——使这成为一种看似现实的可能性。

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激光帆到达一个遥远的世界将是巨大的和奇妙的,以0.2倍的光速,它将在几小时内穿过整个太阳系。

假设我们做对了。我们开发了合适的材料来反射足够多的激光,使它不会烧毁帆。我们很好地瞄准了激光,建造了一个足够大的阵列来加速这些星屑芯片宇宙飞船到他们设计的光速20%的速度:大约60000公里/秒。然后我们将目标对准一颗可能适宜居住的恒星周围的行星,例如半人马座阿尔法星或鲸鱼座τ星。

也许我们会向同一个系统发送一系列星屑芯片飞船,希望能探测到这些系统并获得更多信息。毕竟,主要的科学目标,正如已经提出的那样,就是简单地在数据到达时获取数据并将其传回。但是这个计划有三个巨大的问题,综合起来,它们就相当于星际战争的宣言。

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激光帆的概念,对于一艘星际飞船来说,确实有可能使飞船加速到光速的20%,并在人的一生中到达另一颗恒星。但我们发出的信息可能是灾难性的。

第一个问题是星际空间充满了粒子,其中大部分粒子在星系中相对缓慢地移动(以几百公里/秒的速度)。当他们撞击这个宇宙飞船时,他们会在帆里面吹出洞,使它在短时间内变成宇宙的瑞士奶酪。

第二,没有合理的减速机制。当这些航天器到达目的地时,它们仍会以起飞时的速度运动。不需要停下来获取数据,也不需要轻轻插入轨道。它们以它们运动的速度运动。

第三,要达到接近目标行星(但不与目标行星相撞)所需的精确水平几乎是不可能的。任何轨迹的“不确定性锥”都将包括我们的目标行星。

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1860年,一颗流星掠过地球,产生了一种壮观的发光现象。在随机碰撞的情况下,我们通常有2%的几率像这样遇到一个流星从大气上方掠过,而不是98%的几率。

当我们撞到有人居住的星球时会发生什么?它会是什么样子?

60000公里/秒的速度是我们制造的任何航天器重返大气层速度的数千倍。它比太阳系中最快的流星快1000倍。这个芯片只需千分之几秒就能穿过整个大气层:从太空到地表。毕竟,在以几千倍的速度下降的情况下,只有最先进的隔热层才能在重返大气层时幸存下来。

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宇航员鲍勃·克里平带着Gemini-B太空舱,还有严重的疤痕和受损的(但完好无损的)隔热层。再以比星屑芯片宇宙飞船所能遇到的速度低几千倍的速度进入大气层是非常困难的。

但是速度和能量的关系使得情况变得非常糟糕。如果速度加倍,它的能量是原来的四倍,动能与速度的平方成正比。一颗重达100万公斤的巨岩撞击一颗时速为60公里/秒的行星会造成一定的破坏,而一颗重量仅为1公斤、时速为6万公里/秒的巨岩在碰撞中会产生同样的能量。

即使我们使这个质量很小,它仍然会造成一些损害。一颗行星被以60000公里/秒的速度运行的大约1克的宇宙飞船撞击,将会经历与一颗以60km /s的速度运行的大约1吨重的小行星撞击同样的灾难性后果,这相当于地球上每十年发生一次。每一次撞击都会以和车里雅宾斯克陨石撞击地球同样的能量撞击地球:这是十年来最剧烈的碰撞。

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2013年,多年来最大的陨石撞击地球,造成数百万美元的损失,数千人受伤。以60000公里/秒的相对速度运行的1克宇宙飞船与一颗行星相撞的破坏性更大。这种行为可以被看作是恶意挑衅,或者更糟,是宣战。

如果你是一个在这些星球世界上的外星人,你将被这些相对质量所震撼,你会得出什么结论?你会知道这些东西体积太大,速度太快无法自然产生,它们是由智慧文明创造的。你会知道你被故意瞄准,空间太大了,它们不可能偶然袭击你。最糟糕的是,你会认为这个文明有恶意的意图。没有哪个仁慈的外星人会如此鲁莽和漫不经心地发射东西,考虑到它会造成的伤害。如果我们足够聪明,能够将一艘宇宙飞船穿过银河系到达另一颗恒星,那么我们肯定能够明智地估计到这样做的灾难性后果。

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2016年4月12日,斯蒂芬·霍金教授在纽约“一世界天文台”发表的“突破摄星”新太空探索计划上发表演讲。这个想法雄心勃勃,富有创新精神,但同时也带来了一个巨大的潜在危险,如果我们希望避免星际侵略的意外行为,就必须解决这个问题。

斯蒂芬·霍金曾警告说:

如果外星人来拜访我们,其结果将和哥伦布登陆美洲时一样,这对美洲原住民来说并不是件好事。

然而,除非我们费心去考虑我们的星际野心和我们必须实现的技术的后果,否则我们将是发射第一颗子弹的人,也许永远,从一个有人居住的星球到另一个。他自己是突破摄星最杰出的倡导者,这代表了宇宙间的巨大矛盾。主张在与外星人接触时保持谨慎的人,对于主张发射星际武器没有任何问题。

霍金的这一做法其实是向外星文明宣战!

霍金“突破射星计划”

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霍金“突破射星计划”

这不是狂野的西部,这是最后的边界。当我们踏入宇宙海洋的第一步时,肯定会遇到困难。但我们必须确保他们是无辜的绊脚石,没有恶意。不谨慎地走一条鲁莽、危险的道路被称为疏忽。如果我们对一个比我们先进了几千年的物种有严重的疏忽,这可能不仅仅意味着一记耳光。这可能是一场灾难性星际战争中的第一枪。

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