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借助宇宙“黑暗力量”实现星际旅行

来源:今日月球 | 发表日期:2015-01-11 | 点击数:

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导读:借助宇宙“黑暗力量”实现星际旅行

  据国外媒体报道,道格拉斯·亚当斯在他的《银河系漫游指南》一书中写道,“宇宙空间无比巨大,你简直无法相信它是多么的浩瀚无际,其程度令人难以置信。

  距离我们地球最近的半人马座比邻星也有4.2光年远,这是地球和太阳之间距离的20多万倍。假设我们搭乘美国国家航空航天局的“旅行者1号”去半人马座的比邻星旅行,以每秒大约17公里的速度前往尚需7万4千年。

  现在有两种全新的恒星飞船可能性设计方案摆到了桌面上,这些可能性设计方案能够使我们,或者更确切地说能够使我们遥远的后代到达恒星。

  纽约大学的物理学家Jia Liu(刘嘉,音译)初步设计出以暗物质为动力的太空船。此后不久,数学家路易斯·克瑞恩和曼哈顿岛堪萨斯州立大学的肖恩?韦斯特摩兰(Shawn Westmoreland)提出了一个以人造黑洞为动力的航空器的计划。

  我们来看一看刘嘉的暗物质恒星飞船。由于暗物质对恒星和星系的重力牵引方式,多数天文学家认识到暗物质的存在。这样的观测报告显示,暗物质比宇宙中看得见的物质重6倍,因此一艘暗物质恒星飞船应该拥有大量的燃料供给。

  因为宇宙中的暗物质非常丰富,刘嘉设计了一个不需要自身携带燃料的火箭。这一点立即超越了其他许多恒星飞船的不足之处,这些恒星飞船的巨大燃料供给极大增加了飞船的重量,妨碍了它们的加速能力。刘嘉说,“暗物质火箭将在途中获得自身的燃料。”

  他的计划是利用暗物质粒子的湮灭所释放的能量来推动火箭。刘嘉的想法更多地依靠理论物理学。实际上没有人知道暗物质是由什么构成的。一种领先的理论断定,暗物质是由中性伴随子组成,这些粒子没有电荷。中性伴随子非常古怪,它们有自己的反粒子:在恰当的情况下相互碰撞的两个中性伴随子将互相湮灭。如果暗物质粒子以这种方式湮灭,它们将会把全部质量转化为能量。1公斤暗物质粒子将释放出大约1017焦耳的能量,是1公斤炸药的100亿倍,足够推动火箭前进。

  刘嘉指出,暗物质火箭穿行得越快,捕获的暗物质就越多,速度就越来越快。精确的加速度值依赖于周围暗物质的密度、发动机的搜集区域和火箭的质量。在刘嘉的计算中,他假设宇宙飞船只有100吨重,搜集区域为100平方米。这样,抵达比邻星的旅行时间将会从几万年缩减到只有几年的时间。

  当然,还有一个小问题。为了更有效地工作,刘嘉的火箭将不得不穿越浓厚的暗物质区域。迄今所知,最大的暗物质聚集区距离银河系中心有2.6万光年之遥。刘嘉指出,现在还没有人详细地绘出银河系暗物质的分布图,他希望能发现较近的聚集区。

  为了抵达其他恒星,需要充分利用燃料的每一滴能量。化学火箭效率非常差,只能把它们质量的10-10之一转化为能量。即使是核燃料也只能把不到百分之一的质量转换为能量。反物质火箭将成为黄金标准。

  1970年,斯蒂芬·霍金演示了并不全黑的黑洞:当黑洞的全部物质转换成季度紧缩的亚原子粒子团时,它们能够“蒸发”,克瑞恩相信,用于推动宇宙飞船穿越星系的将是这种辐射。

  实际上,我们必须自己做一个黑洞。为了创建一个黑洞,克瑞恩说,你需要把大量的能量聚集到一个很小的体积内。他设想利用太阳能给一个巨大的伽玛射线激光器“充电”。用一个250公里宽的太阳能面板搜集能量,这个面板在距太阳几百万公里的轨道上运行,在大约一年的时间里吸收阳光。

  根据克瑞恩的说法,百万吨级的黑洞宇宙飞船将在几十年内加速到光速。如果这仍然很慢,还会有一种办法来提高速度。较小的黑洞将会释放更多的霍金辐射,因此,只要你供给它一些额外的物质,它就会更快地推动飞船前进。一旦你在飞船中以这种速度旅行,你自己的时间将会变慢,你的年龄要比地球上你朋友和家人的年龄要过得慢。克瑞恩说:“在一个人的有限生命时间里,到达250万光年远的仙女座星系是完全有可能的。”

  这看起来非常令人兴奋,克瑞恩反复地说,就他所知,这是唯一可行的星际旅行方法。更先进的外星文明是完全有可能坐着他们的黑洞宇宙飞船在银河系中遨游的。因此,寻找黑洞宇宙飞船将是寻找地球之外智能的最佳途径。当黑洞给飞船提供动力时,它放射出霍金辐射,会对时空产生抖动和波动,我们可能会有能力检测这种波动,这不同于地球上所知的引力波。

  首先,我们需要建立一个新的引力波观测台。现有的设施,如放置在华盛顿哈佛大学和路易斯安那州利文斯顿大学成对的LIGO (引力波观测激光干涉仪),它们最初是用于寻找低频的引力波,这种引力波是当黑洞靠近中子星时放射出来的,这与黑洞宇宙飞船产生的快速波动非常不同。

  也许ET(外星人)早已经做出了选择,要建造的是一艘暗物质宇宙飞船,而不是黑洞宇宙飞船。刘嘉说,“如果先进的地外文明目前使用的是暗物质火箭,那么,暗物质的高密度区域很可能就像大城市一样,是交通枢纽地区。”

  克瑞恩相信我们正在观察最大规模的达尔文进化论:只有那些拥有生物的宇宙才能够制造黑洞,然后才能诞生出其他宇宙,与此同时,那些没有生命的宇宙最终将会消亡。

  他最新的计算使他意识到,能够制造一个刚好适合推动宇宙飞船的黑洞,这是多么的不可思议。在他看来,对于一个智能文明来说,制造黑洞唯一的理由是星际旅行。他说,“如果这个假设是正确的,我们就生活在一个非常适宜制造宇宙飞船的宇宙里!”
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