今天,粒子物理学家们已经实现了对反物质的少量制造和储存,但要想制造出有实用意义的大量反物质粒子仍然需要等待下一代新型设备和技术的问世,而将其转变为实际的飞船推进技术,也将是对人类工程学技术的极大考验。另外,如此惊人的速度可能也会对人体产生新的威胁。
微流星体和氢原子的威胁
当飞船以数亿公里/小时的惊人速度飞行时,太空中的任何微粒,从漫无目的游荡的氢气原子到微流星体,都将变成可能会给飞船带来致命危险的“子弹”。
2012年,亚瑟·爱德斯坦和父亲、美国约翰霍普金斯大学医学院教授威廉·爱德斯坦共同发表了一篇论文,探究了太空中的氢原子对高速飞船可能构成的威胁——宇宙中的氢原子可能会变成为强烈的辐射。
他们解释道,当与高速运行的飞船接触时,氢原子会粉碎成许多亚原子粒子。这些亚原子粒子可能会穿透飞船,对宇航员和设备造成辐射伤害。当飞船的速度达到光速的95%左右时,这样的辐射暴露将是致命的。另外,高速飞行的飞船本身也会变得越来越热,最终温度高到足以将我们现在能想象到的任何材料融化;与此同时,宇航员体内的水分也会沸腾,这些都会是极为棘手的问题。
在2012年的这篇论文中,爱德斯坦父子提出,或许可以使用强大的磁场保护罩来保护飞船免受氢原子雨的袭击。但即便采用了磁场保护罩技术,飞船的飞行速度仍然不能超过光速的一半,否则,宇航员会面临失去生命的问题。
推进物理学家马克·米尔斯曾经担任“突破性物理学推进技术方案”的主管,他提醒道,爱德斯坦父子提到的这种高速风险目前还只是杞人忧天。他说:“根据现有物理学水平,达到光速的10%就已经很难,更不用说超过光速的50%了,这简直是难于上青天。这就好比,在我们没办法下水之前,根本不必担心被溺毙的问题。”
除了氢气原子之外,小型太空岩石——微流星体也会是一种威胁。这些细小的太空岩石颗粒的运动速度可以高达30万公里/小时。为了保护飞船和内部的乘员,“猎户座”飞船安装了厚度从18厘米到30厘米不等的保护性外壳以及其他的保护性设备。布瑞说:“为了保护飞船,我们必须考虑太空微流星体所有可能来袭的角度,从而做好相应的防御措施。”
实际上,对于未来的深空探索任务来说,随着人类的飞行速度与日俱增,这些太空微流星体并非唯一的障碍。比如,在执行火星飞行任务时,还有其他一些实际问题必须引起重视,包括宇航员的食物供给、长期暴露在宇宙射线环境下可能引发的癌症风险等。尽管在短期太空飞行中,这些问题可以基本忽略,但在长期飞行中,我们就不能视而不见了。
星际航行能否超越光速?
那么,未来我们能以超光速在宇宙间遨游,体会那种大鹏一日同风起,扶摇直上九万里的酣畅淋漓吗?
尽管超光速目前还只是人们的一个幻想,但并非是天马行空毫无道理的想象。其中一种名为“曲率驱动”的黑科技就给人类带来希望,这种技术最早出现在美剧《星际迷航(Star Trek)》中,最初只是一个不切实际的幻想,但1994年,理论物理学家米给尔·阿库别瑞提出了以他本人的名字为名的“阿库别瑞引擎”,使超光速航行变得可能。