到土星去旅行
土星是太阳系中距离太阳第六近的行星，是太阳系中最美妙的行星之一。最令人叹服的是它那美丽而又神奇的光环。每一个看过土星照片的人，都会为宇宙中存在着这样壮观的景色而动容。然而我们却从来没有真正了解和近距离观赏过这些美妙的土星环。据推测，这些土星环有可能含有大量的水份，可能由冰球构成，也可能在某些情况下带有静电，这些物质存在，在阳光的照耀下会显得更加的神奇。 <p> </p><p> 没有人不想去看看它吧？可是，土星距离地球可有12到16亿公里的距离，怎么才能过去呢？也许该咨询一下好莱坞的那些导演们，他们为人类的未来发明了诸多的旅行工具和方式。 </p><p> </p><p> 《星际迷航》中出现的革命性的转移方式——瞬间转移，只需要一个按钮就能把人传输到遥远的地方。很神奇吧。如此从地球到土星只需要短短的一瞬间而已。不过它有很多基本的东西我们尚未了解。这套传输系统既没有传输机构，也没有重组系统。没有经过一个系统，爆炸般的出现在另一个空间中，这项科技好像缺乏一个有利的理论体系。我们假设，可以通过某样系统把物体分解，然后重组，并保证重组之后的结构体系于原始结构相一致，那么即使距离再短，我们也需要一个传输机构。简单的想想吧，用电话把声音转化为声波，形成电流，然后通过线路传输，然后再重新转化，即使是其他的东西，对于空间的转移都需要一个通道或者是载体，然而在电影中，显然忽略了这个载体。另外它还没有考虑到有机物的分解和重组对其本身造成的伤害。而且倘若它真如电话机那么工作的话，那么还得在土星上面安装一个接收系统，这样的话，我们还是得提前到土星去，那么这项技术对初次土星之旅就毫无价值了。 </p><p> </p><p> 宇宙中速度最快的物质——光，可以达到每秒30万公里的速度，它从地球到土星只需要短短的84分钟。好莱坞的剧作家们从来就没有忘记过制造一个飞行器来和它比速度。那么超光速飞行器对于到达土星来说可谓是最快速的飞行工具了。当然，我们得先了解它才能创造它。不管是什么飞行器，它都需要一个功率强劲的引擎，而在超光速飞行器上面，这个引擎就得更不一般，量子滑流引擎又或者是曲数引擎。这些东西连名字都显得那么专业复杂以现有的科技和认识水平来说，想要实现还是很成问题的。按照这些飞行器的最高速度，飞出太阳系仅需数秒而已，更何况距离仅16亿公里的土星而已。然而很有可能我辈是没福享受这样发达的科研成果的。 </p><p> </p><p> 好莱坞大师为我们传造了一系列让人折服的技术，却又制造了一大批问题来让我们去疑惑。大多数超光速飞行器只需要一个10秒的倒计时就到达了超过光速的速度，然而对人体却没有伤害，似乎人体的结构强度大大提升。然而普通人体能够承受的过载只有3G而已，航天员在短时间内也只能够承受9～10G的过载，这已经是人体能够承受的极限了。大家都有过这样的经历，当汽车开始加速时会被向后压到座椅上，加速度越快，这个过载就越大。相比之下，航母弹射器在2秒的时间内，将20吨重的飞机加速到300KM的时速，此时飞行员将承受约3G的过载，而在极短的时间内加速到光速，显然远远超过了这个值，恐怕到时人体都成了肉浆了吧。同样，从光速减至普通巡航速度的负过载也是巨大的。另外诸如超光速飞行中的雷达导航问题，航线设定问题，以及可能引发的其他物理变化都是目前难以预料的。 </p><p> </p><p> 事实上，很多经典的科幻大片会选择直接使用外来高等智能生物制造的科技系统来完成他们的超远距离旅行。在《超时空接触》中就看到了人类利用来自遥远的织女星系传来的设计蓝图，制作了一台能连接并利用虫洞，来实现星际传送的机器。或许我们也可以向外来智慧生物要一套设计图。得了吧，也许还该花上26光年向织女星打个电话，然后在等待26光年听这个电话，同时希望他们不要把这个机器的设计蓝图忘记附在了附件里面。当然，或许我们思考的方法有些错误，重要的不是去寻找一个拥有高技术科技的文明，而是要考虑一下是否有能力创造出一个能够连接其他空间的虫洞。当然，这个虫洞理想的出口最好在土星，不过要是能够去欣赏织女星的奇妙也未尝不可？虫洞——这个传奇的理论源于伟大的物理大师爱因斯坦，简单而言，它是连接2点之间的一个“管子”，这个“管子”可以提过超过已知空间中三维体系中的最短距离的途径到达目的地。早期研究认为，虫洞引力过大，会毁灭进入其中的一切东西，但是随着研究的深入，对“负质量”的认识，认为我们可以通过“负质量”来中和虫洞的强力场，从而使我们能够比较安全的进入虫洞。 </p><p> </p><p> 那么怎么去建立或打开一条虫洞呢？有说法认为应该制造一个黑洞。黑洞是一个具有强大力场的时空，它的引力场使得光线都无法逃走，以致于形成了黑暗的空间，从而得名。黑洞本身的形成是由于大型恒星的引力坍塌造成的。根据史瓦西半径，制造一个直径1厘米的黑洞，就需要地球这样质量的星体的引力坍塌。显而易见，我们无法轰掉自己的星球去到别的星球旅行，也无法证实即使成功制造了一个黑洞，它是否牵连着虫洞，接下来就会产生更多的疑问需要解决。 </p><p> </p><p> 不管是史瓦西、爱因斯坦还是霍金，还是广大的天体物理学家，他们对虫洞、黑洞以及相关宇宙学科的认识都还非常的有限，但是他们目前提供的假说和推断，都大大丰富了这些宇宙现象带给我们能够进行星际航行的遐想。当然，想要真正利用这些宇宙力量，我们还需要走很长的路。然而，认识和学习是永远是无尽的。我们无法预计未来的科学发展的深度、广度与速度。有些不可能的也许会变成可能的，只是这些都离我们的时代还太遥远了。 </p><p> </p><p> 如此多的科幻大师给带来了丰富的星际旅行工具，可是我们都无法享用，看来“土星计划”就要失败了。也许我们太好高骛远了。给织女星打个电话需要26光年（2.46 × 10<14>公里），而到土星只需要16亿公里。相比之下， 16亿公里却是个如此近的距离。也许当前的科技就可以完成这段旅程。 </p><p> </p><p> 人类有史以来亲历的最远地方，是距离地球大约38万公里的月球，1969年7月20日，阿波罗11号完成了人类的首次登月。实际上，目前的科技条件下，我们有能力将宇航员送往距离比较近的星球，当然土星也应该不在话下。虽然目前尚没有人类在土星登陆，但是在1997年10月15日发射的“卡西尼”号探测器已于2004年7月1日顺利进入土星轨道，开始了土星之旅。其实我们也可以沿着“卡西尼”号的旅程到达土星。 </p><p> </p><p> “卡西尼”号探测器经过了约6年8个月的旅程才到达了土星。飞行了约35亿公里的路程。而根据了解，实际的直线距离约为16亿公里，而“卡西尼”号飞行了多于一倍的路程才到达，为什么呢？其实这是目前所有探测器都会遇到的一个问题——燃料。倘若笔直的飞向土星，我们需要携带大量的燃料，携带大量的燃料又会对飞船、探测器的结构布局造成影响，同时载重火箭的发射吨位也得巨增，从而引发更多的技术问题。当然，“卡西尼”号是无人探测器，它的技术设计，不需要考虑人类的生理心理问题。即便时间长一些，在技术条件有限的情况下也是可以接受的。但是我们的“土星特快”如果在旅程上花上太多的时间，乘客可是会投诉的。也就是说，我们目前需要介绍一个选择，等待技术成熟，发射直接飞往土星的飞船，还是发射飞船，让我们在微重力下，忍受6年8个月的旅程。那么我们有没有一些折中方案呢。 </p><p> </p><p> 长期呆在太空中，宇航员很容易因为骨质疏松形成骨质脆弱。肌肉组织的密度也会发生变化。引起这些变化的主要原因是太空的微重力环境。因此，要根本的改善这些问题的发生，就必须要在我们的飞船中制造与地球同样的引力。事实上，在我们观看过的绝大多数星际航行的电影中，基本上所有的太空飞船中都产生了重力，遗憾的是，好莱坞的大师们认为在那样的科技体系中制造重力太小儿科了，从来都没有说清楚过怎样去制造重力，哪怕是制造重力的机器我们都没有见过。恒定产生重力，也有一定的负面影响。太空飞船中有数量众多的开关控制器，由于恒定重力，我们无法踩在开关上，也不方面把开卡布置在头顶上。而微重力的条件下，人们随意的转身，操作360*360度空间范围内的控制器。好在有些大师们也遇到了跟我们同样的问题。在《火星任务》中，飞往火星的飞船上，安装了一套旋转系统，以产生离心力。航天员就可以在这种人造重力的环境中生活工作，以便大大减轻了微重力环境的影响。其实，在目前的航天领域早有专家提出了安装大型离心机的设想，并形成了一定的理论基础，只是目前我们还不能实现它的科技转化。但是未来的发展确实非常有价值的。 </p><p> </p><p> 考虑到6年8个月的远航时间上实在太长了，这会大大减少飞行的体验和乐趣，有什么办法可以解决呢？那些无法进行超光速的飞船解答了这一问题。《异形》系列中，飞船从一个星球到达另一个星球要经过长时间的飞行，而这种飞行过程对船员来说毫无意义，在此过程中，成员们会进入冷冻舱，进入深度睡眠状态。这个冷冻舱相当于一个使人类冬眠的器皿，不同的是，动物们冬眠是靠减缓机体内的新陈代谢，控制体温，已达到长时间生存，用来度过严寒的冬天。解决人类长时间深度睡眠状态或者说是人类的冬眠却是个很复杂的问题，人类在长时间冬眠状态下会出现肌肉组织会萎缩，患骨质疏松等问题，也会因为尿液无法排除而中毒。然而我们也许可以在短时间内实现这种状态。植物人长时间沉睡，生活无法自理，但通过外界的护理，他就能一直维持生命。而如果冷冻舱能提供对身体的护理，譬如提供生存必须的营养素，尿管排泄尿液，甚至是自主按摩肌肉，那么我们在一段时间内是可以保持这种深度睡眠状态的。这样就大大减少了航行时间上的不适感觉。实际上飞船进入太空中的大部分时间都是由计算机导航的，并不需要人为控制。当然一定时间的深度睡眠也会对人体生理和心理造成影响，这就得靠更多的研究实验来发现和解决了。 </p><p> </p><p> 探讨了这么多，可以发现，土星之旅是有可能的。目前的环境下，我们可以发射一艘太空飞船，携带姿态控制和变轨所需要的一定的燃料，携带足够的补给和食物，定期锻炼以克服在制造出大型离心机之前的微重力环境对人体的影响，用大量的工作学习娱乐用来消磨长时间航程的疲惫或者是多次的短时间休眠状态。然后沿着“卡西尼”号的航程，先飞向金星，利用金星引力飞向太阳，绕太阳一圈之后再次利用金星引力加速，然后依次利用地球、木星的引力加速飞向土星。然后到达目的地，也许那时我们会向瓦利一样轻抚土星环中的奇妙物质，感受这个宇宙的奇妙和伟大。 （童亚文）</p><p> 来源：科学松鼠会</p><p> </p><p> </p><p> </p><br />
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