人类做了几百年的梦:走出地球,殖民月球、火星、木星卫星,最后把银河系变成后院。
《星际迷航》里那个到处是殖民地的星际联邦,是多少人对未来的想象。但最近有科学家泼了盆冷水 —— 按现在的技术和物理规律,人类的扩张极限,可能就是月球和火星。再往外,想都别想。
听着丧气?但把这几道门槛摆出来,你会发现这话说得真不是没道理。
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第一道墙:距离
宇宙大到什么程度?
月球离地球 38 万公里,现在的火箭飞 3 天就到 —— 这是人类已经跨出去的一步。火星离地球最近的时候 5500 万公里,飞 6 到 9 个月,咬咬牙也能到。
但木星呢?最近的时候 6 亿多公里,飞过去要好几年。土星更远,十几年起。旅行者一号飞了四十多年,刚蹭到太阳系的边 —— 而那个边,离最近的恒星比邻星,还有 4.2 光年。
4.2 光年是什么概念?光一秒钟跑 30 万公里,要跑 4.2 年。人类现在飞得最快的探测器,到哪儿要几万年。就算未来搞出光速十分之一的飞船,单程也得 42 年 —— 人这辈子一半没了。
这还是最近的一颗恒星。银河系直径 10 万光年,就算你能以接近光速飞一趟,也要 10 万年。人类文明满打满算才几千年。
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距离,是第一道墙,也是最难翻的那道。
第二道墙:能源
飞那么远,油从哪来?
化学火箭效率低得可怜。载人去火星,光往返燃料加生活物资就要几百吨,成本是天文数字。就算换成核动力火箭,也得堆一大堆核燃料。
而且越接近光速,飞船质量越大,需要的能量就指数级往上翻 —— 这是相对论摆在那儿的硬规则。有科学家算过,把一艘载人飞船加速到光速的十分之一,要烧掉的能量可能相当于全人类好几年的发电量。这还是一艘船。真要殖民别的星球,得运多少人、多少物资?那能量需求,想都不敢想。
第三道墙:人本身就是麻烦
太空不是给人待的地方。
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近地轨道空间站里空气、水、食物都能解决,因为离地球近,飞船跑几趟就能补给。去火星路上那六到九个月,中间一个驿站都没有,吃喝拉撒全得自己带、自己循环。
现在空间站水回收率能到 90% 以上,但还做不到 100%;氧气靠电解水凑;食物目前还得从地球上搬,没法在太空里大规模种。
更别说宇宙辐射 —— 没有地球磁场和大气层挡着,宇航员长期在太空待着,患癌风险飙升,生殖系统也受影响。失重环境待几个月,肌肉萎缩、骨头变酥,回地球连站都站不起来。
好不容易熬到火星,那地方也不是什么好落脚点:大气稀薄得跟没有一样,没有磁场挡辐射,平均零下 60 度,冷的时候零下一百多。没有液态水,没有氧气,种不了庄稼。要在上面建能自给自足的封闭基地,几十年上百年都不一定够。
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第四道墙:钱和人
阿波罗计划送几个人上月球,花了当时的 250 亿美元,折算到今天两千多亿。载人去火星,成本是阿波罗的好几倍。殖民火星,更是个无底洞。
哪个国家愿意掏这个钱?而且这事儿动辄几十年上百年,中间看不到经济回报,凭什么一直投?
更麻烦的是人。一群人关在一个封闭基地里,离地球几亿公里,日子苦哈哈的,时间长了心理会不会出问题?跟地球母星闹矛盾了会不会要独立?这些不是科幻,是真实的社会学问题。
卡尔达肖夫指数:我们还差得远
说到这儿,得提一个挺有名的概念 —— 卡尔达肖夫指数。苏联天文学家卡尔达肖夫上世纪 60 年代提出来的,用来衡量一个文明的段位:
I 型文明:能把整个母星的能量攥在手里用;
II 型文明:能使唤整颗恒星的能量;
III 型文明:能榨干整个星系的能量。
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按这个尺子量,人类现在大概在 0.7 型 —— 连 I 型都还没摸到。冲到 I 型可能还要几百年,II 型得几千年上万年,III 型更是几十万年开外。
真到了 II 型,殖民太阳系不在话下;到了 III 型,跨银河系也不是做梦。问题是 —— 人类在爬到那个段位之前,会不会先把自己玩死?
这就是 "大过滤器" 理论。不少科学家觉得,绝大多数文明在摸到 I 型门槛之前,就因为战争、环境崩盘、技术失控这些原因自我了断了。
过不过得了这道筛子,谁也说不准。
那人类的天花板到底在哪?
把这些墙一道道摆出来,答案其实挺清楚:
月球——3 天航程,补给方便,两极阴影区有水,还有氦 - 3 这种未来核聚变燃料。建基地,技术上够得着。
火星—— 虽然远,但已经是太阳系里跟地球最像的地方了。有稀薄大气,地下和两极有水,有四季。殖民难,但不是没可能。
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再往外呢?木卫二虽然有地下海洋,但太远、辐射太强;土卫六大气够厚,但太远太冷;至于太阳系外的行星,在可预见的未来,想都别想。
不用觉得丧气
说到这肯定有人要问:不是说好星辰大海吗?怎么就憋在太阳系里了?
其实不用觉得遗憾。月球面积跟非洲差不多大,火星陆地面积跟地球整个陆地差不多。这俩星球够人类探索好几百年了。真要在太阳系里折腾,开发小行星资源、太空太阳能、轨道工厂,有的是事干。
而且有件事比跑多远更要紧 —— 地球是人类目前唯一像样的家。火星那环境,比地球差了十万八千里。如果连脚下这颗星球都霍霍得没法住了,就算能坐船去火星,又能怎样?
100 年前,人类还觉得飞上天是天方夜谭。今天我们已经站在月球上了。未来会不会冒出可控核聚变、冬眠技术、曲速引擎?谁也说不准。但至少在可预见的未来,把月球和火星这两站走好,把地球这个老家守好,就已经够人类忙很久了。
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