太空移民遐想录(郭艾晨)
自1959年以来,人类的空间探测器已对太阳系中的大行星、小行星及卫星进行系列探测。美国于1977年发射的“旅行者1号”,于2014年率先越出太阳系,进入银河系的星际空间,距离地球217亿公里,向银心方向前进。这是人类迄今抵达外太空的最远距离,也是名副其实的孤独流浪者。
从已经获取的图像资料,科学家们基本可以确定,太阳系中只有地球才有智慧生物存在,我们不必担心太阳系内有外星人入侵地球,觊觎地球文明与资源。人类真正担心的是世界末日,如核大战爆发,大型火山喷发,小行星撞击地球,伽马射线暴,超级病毒肆虐,能源资源枯竭。这些还只是突发性的。终极性的世界末日,是月球逸出地球轨道,地球解体灭亡,太阳膨胀,地球变成火球。届时,人类不得不移民太空。鉴于此,人类早已未雨绸缪,瞭望太空和外太空,希望找到有可供人类移民的其他星球。
一直以来,人类都以为火星是未来实现太空移民的理想居所。火星是月球之外人类研究最多的地外星球。自1960年以来,美国、苏联、欧洲、印度等纷纷发射了火星探测器,从各个层面展开研究。1965年,美国“水手4号”无人探测器率先成功着陆火星,尝试探寻火星的生命元素。美国宣称将不惜一切代价,于2050年前实现载人登陆火星。火星距离地球5570万公里,人类到达那里只需要7个月。那里一天二十四小时,四季分明,有冰存在,即使面临太阳膨胀,气候变化不大。但是,那里空气稀薄,二氧化碳过高,冬季气温度在零下100℃,暂时不适合人类居住。从氧气、植物、动物、技术等角度分析,人类在那里可能只会存活68天。麻省理工学院研究人员说,如果人类要长期定居火星,还需要新技术,“需要某些形式的生命维持系统,这是一项在太空飞行中尚未研发的技术”。太空农场成为人类目前重点研究的项目之一。在太空移民的普遍焦虑之下,美国埃隆·马斯克进行了“火星移民计划”的尝试,因阻力重重,有人说是一场骗局。
将移民目光投向其他行星,人类对更为遥远的“土卫六”充满了兴趣。“土卫六”又称泰坦星,是土星的最大卫星,距离地球15.9亿公里。2005年,美国的“惠更斯号”探测器成功着陆土卫六。经过四年的探测、分析,人类逐渐确定那里存在着巨大湖泊、有机化合物、保护性大气层、天然能源,像极了45亿年前的地球。“惠更斯号”探测器是1997年发射的,八年后才抵达“土卫六”,这就意味着人类乘坐宇宙飞船,需要更多的时间。“土卫六”的自然条件优于火星,但因距离太阳很远,那里气温非常寒冷,平均温度在零下180℃。人类必须在“土卫六”上建立封闭式的太空城,才可以正常生活。那里没有阳光,没有氧气,人类呼吸、植物种植、动物饲养等,都是个大问题。即使依靠化学方法制造氧气,也没有足够的阳光。
人类还将移民目光投向更为遥远的银河系的其他星系。2011年,美国宇航局所属的开普勒太空望远镜,发现首颗位于宜居带的系外行星,即开普勒-22b,距离地球587光年,体积是地球的14倍,温度有21℃,被誉为“超级地球”,可惜距离地球过于遥远。2015年,开普勒太空望远镜发现一颗与地球相似度达0.98的类地行星,即开普勒-452b。这个行星围绕一颗与太阳非常相似的恒星运行,体积是地球的1.6倍,上面有山有水有空气,是宜居行星,距离地球1400光年。它是目前已知的与地球最像的类地行星,被誉为“地球的表哥”,有人甚至猜测上面已有智慧生命存在。
2016年,美国天文学家利用射电望远镜,终于在银河系的水瓶座中,发现有一组星系类似太阳系,命名为TRAPPIST-1。其中有三颗类地行星,有岩石和液态水,距离地球只有39光年,即369万亿公里。光速是每秒1.5亿公里,人类即使坐飞碟以光速远征太空,到达TRAPPIST-1,也需要39年,而真正能够达到光速的,至今只有光和电磁波,而且需要处于真空条件。人类根本造不出光速或超光速的航天器,无法到达那个所谓宜居带的遥远星系。
按照力学理论,人类发射各类航天器,环绕地球的第一宇宙速度是每秒7.9公里,脱离地球的第二宇宙速度是每秒11.2公里,脱离太阳系的第三宇宙速度是每秒16.7公里。“旅行者1号”远征星际空间,其速度最快是每秒17公里。目前人类最快的航天器,是美国于2006年发射的“新视野号”(也即“新地平线号”),其速度最快是每秒21公里,在执行完成冥王星及其附近天体的探测任务之后,在“旅行者1号”“旅行者2号”燃料耗尽之后,或许可以延长计划,改变轨道,于2029年逸出太阳系,继续执行人类探测外星河系的神圣使命。按此计算,人类达到TRAPPIST-1,至少需要57万年,其耗时极为夸张,差不多抵得上一部人类文明史。
霍金是积极推动太空移民的著名科学家之一,对于具体的移民星球也不置可否。但他提出唯一可能实现太空移民的航天技术,是用激光作助推燃料,用光帆作助推器,打造光帆飞船,并不断改进飞行速度。目前激光的速度是每秒30公里,而霍金需要的速度比这个大得多,是五分之一的光速。他主张先用纳米飞行器做实验,最大程度地加快飞行速度,到人马座兜一圈,反复试验加速的可能性。这有待于实验与验证,而且存在问题很多,如重心、转向、着陆的安全问题,不得不事先考虑进去。
相比于“流浪地球计划”,最靠谱的太空移民计划应该是“流浪飞船计划”。我们可以将航天器装备成超级“生活综合体”,一艘巨型宇宙飞船,一个移动性的太空城,人类在里面代代繁衍,不断传递知识与技能,总有一代人会到达TRAPPIST-1,或者其他宜居星球。这种设想似乎严重忽略了燃料问题,不可能中途生产或添加巨额的后续燃料,所以寻找理想的燃料,提升燃料的质量与速度,是目前太空移民假想的最大攻关课题之一。
对于外星人,这种困难其实也是同等的。我想,这就是为何我们的科幻作品总是将外星人想象成类似畸形婴儿形状的真实原因;他们的祖辈、父辈早已在星际航行中死去了,等到登临地球,他们已经成了强弩之末。从飞碟走出来的,是早已被折磨得变成畸形的一帮太空婴儿。
对于外星人的存在,很多科学家是相信的。2001年,人类利用射电望远镜,捕获到太空深处的一组快速电波风暴(也即FRB)的数据。2010年代的FRB监测数据,显示其离地球最近距离15亿光年。人们对于信号源头的争论很多,有的说是天体,有的说是黑洞,有的说是外星文明,因为频率越来越低,像是发射自飞行器。霍金多次警告,那是外星生命发出的,人类千万别回应,更别用强光去探测它们。“旅行者”系列却早已携带人类文明的基本信息,企图促进星际交流,一旦被外太空的生物捕获,可能会引发严重的太空战争。
事实上,外星人之所以至今未能抵达地球,是因为他们没有足够的能源和寿命完成这一宇宙壮举,跟人类一样。刘慈欣科幻小说《三体》中的三体文明,其距离地球的空间距离是4光年,即使是4光年,也是天文数字。更准确地说,三体行星处在距离太阳系4.3光年外的半人马座星团里。小说中提到,三体人因自身行星环境恶劣,集体移民地球,以十分之一的光速乘坐飞船,星际航行到地球,理论上需要40年,加上沿途收集能量,转化能源,实践上需要400年。1977年,在美国“搜寻地外文明计划”中,俄亥俄州立大学设立的“大耳朵”电波望远镜,检测到一个明显的窄频无线电信号,经研究团队研究,新收到的无线电波来自半人马座的比邻星。2020年,澳大利亚帕克斯天文台接收到一个神秘无线电信号,同样来自半人马座比邻星,正由一群搜寻外星文明的天文学家“仔细研究”。英国威斯敏斯特大学的天体生物学家刘易斯·达特纳尔说:“在4000亿颗恒星中,整个银河系仅有的两个文明碰巧是邻居,这种可能性绝对超越了理性的界限。”
或许,中国科学家董妙先的“多四季论”是对的,地球生物圈大灭绝之时,火星、金星的气候和水土可能开始复苏,恢复了昔日的辉煌时代,可供地球人中的少数精英移民居住。只要改进航天器的速度与燃料,他们有望在一个较合理的短时间内,到达遥远的邻居星球。甚至有人认为,地球人的祖先其实是火星人、金星人,他们在火星、金星的大灾难之日,移民到了地球。几千万年以前,火星、金星的地质、气候跟如今的地球差不多,只是经过了长期的巨变,才形成后来不宜生物存活的模样。从发展论的角度看,这是有可能的。
事实上,月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球,越来越小,据科学家预测,将在10亿年后彻底脱离地球,成为“自由游走的星体”。没有月球的保护,地球遭受小行星撞击的概率增大了,甚至有科学家预测,50万年后就会发生。而且,随着海平面的持续上升、陆地的普遍淹没,几百万年之内,地球成为“未来水世界”,不宜于人类居住。地球寿命终结之日,还会爆炸碎裂。新的火星人、金星人似乎不必重新移民地球,地球往事已经进入神话传说一般的遥远记忆。
如果保护森林资源,适当降低气温,严格控制私家车,适当节约能源,防止核大战,同舟共济,人类就还有望死撑300万年,直至在下一个大冰川期,在冰雪覆盖中全部冻死。到那时,只有极少数人,也即不到地球人数的十分之一的“优等人”,具备优势体能、知识与资金,每人只要花费几百万美元,就能提前乘坐票价昂贵的航天器,飞往附近状态好转的火星、金星,在那里重建人类家园。
但是,20世纪以后,地球进入一个多重而集中的春季时期,气候加速变暖,冰川逐渐融化。过去的100年,海平面已经上涨0.2米。2015年,美国宇航局预测,接下来200年内,海平面至少上涨1米。海平面加速度上涨,到了一定限度,沿海城市和部分岛屿会被淹没,地球人将会为争夺生存空间而互掐,终会爆发核大战。2010年,霍金在接受美国一家知识分子视频网站采访时,更悲观地关注到人类欲望的恶性膨胀,全球能源可能在200年内就会用完,地球变成高温状态的“火球”,洪水肆虐,人类末日会提前降临。
这种预言的可靠性,我们看看美国发动的伊拉克战争即明白,在资源的掠夺与反掠夺中,大量油田被点燃,一片火海。还有海洋底下各个国家的输油管、输气管,频频遭到他国破坏的威胁。另一致命因素是可能不是核武器、小行星、外星人,而是气候持续剧烈的恶化。2019年,欧洲阿尔卑斯山山顶的冰川彻底消失,亚洲珠穆朗玛峰的草甸蔓延至海拔6159米处。北极圈快速大面积融化,气温有时达到30度,预计2040年冰层彻底融化,气温将达到40度。这势必造成高中纬度上空极地涡旋的大面积缩减、南移,冬季气温普遍下降,夏季气温普遍抬高,极端气候急剧增加。还有近几年亚马逊雨林、澳洲山林、美国西部山林、加拿大山林的大面积燃烧。与此同时,因地球大气中甲烷和二氧化碳的含量急剧增加,产生强大的温室效应,致使水份、气流剧增,极端气候加剧。
最后,我们只能祈祷未来的人类,至少是200年后的人类,能够成功移民到太空中的某个宜居行星。他们在那里工作、生活,撰写《地球往事》或《地球回忆录》。等到几百万或几亿年后,地球情况再次好转,他们的后裔可能乘坐飞碟偶尔重返地球,让后来新兴的原始人再次产生对外来飞碟的重重疑问。