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寻找外星文明：他们究竟在哪里？
本文作者:Steed
基特峰国家天文台上方星空的照片，白色方框标示的是开普勒望远镜的视场，照片中用衍射光栅展现出了一些亮星的光谱 （图片： J. Glaspey；P. Marenfeld，via kmanskies.8m.net）
人类在宇宙中是否孤独？除了我们地球以外，其他地方是否存在生命，是否存在拥有技术文明的智慧生命？面对这样一个终极问题，我们一度只能全凭猜测，不过答案似乎应该相当乐观。毕竟地球不过是普普通通的一颗行星，围绕着太阳这颗普普通通的恒星运转，而宇宙又是如此浩瀚——像太阳一样的恒星仅银河系中就有上千亿颗，更不用说银河系这样的星系在宇宙中还有上千亿个了。如果只有地球存在文明，那未免也太浪费了。
从 “奥兹玛” 到 SETI：宇宙中到底存在多少外星文明？
那么，宇宙中到底存在多少外星文明？1961 年，美国天文学家弗兰克 · 德雷克提出了一个后来以他名字命名的公式，试图估算银河系内掌握无线电技术的外星文明的数量。按照他的公式，有能力与我们进行星际通讯的外星文明的数量跟诸多不确定因素有关，包括银河系里恒星的数目、恒星拥有行星的概率、行星适宜生命生存的概率、宜居行星上诞生生命的概率、生命演化出智慧的概率、智慧生命发展出无线电通讯的概率，以及这样的文明向外发出可探测电波的平均时间。
之所以强调 “掌握无线电技术”，不光是因为当时这是人类掌握的速度最快的星际信息传递方式（其实现在也仍是如此），更是因为德雷克提出这一公式的初衷：不是为了纯粹从理论上估算外星文明的数量，而是要实实在在地为寻找外星文明的首次尝试提供一个具体的目标。就在提出这一公式的一年之前，德雷克利用美国绿岸天文台巨大的射电望远镜（本质上就是无线电天线），尝试在其他恒星周围搜寻智慧生命发出的无线电信号，史称“奥兹玛”计划。
德雷克的 “奥兹玛” 计划没有收到任何来自外星人的信号，但搜寻地外智慧文明的 “SETI 计划” 却由此铺开，时断时续一直持续至今。如今，50 多年过去了，SETI 计划仍然一无所获。德雷克本人对此并未灰心丧气，因为在他看来，尚未截获外星人 “电报” 是正常的，因为我们监听的恒星还不够多！
根据德雷克自己提出的方程式，他估计银河系内现存拥有无线电通讯能力的智慧文明大约有 1 万个。按照这个看似相对保守的估计，银河系内的上千亿颗恒星之中，平均每千万颗恒星才拥有一个这样的文明。换句话说，想要能够比较有把握地截获外星人发出的讯号，我们至少得扫描上千万颗恒星才行——而天文学家迄今为止监听过的恒星，还远远达不到这一数量。
位于波多黎各岛的阿雷西沃山谷中的阿雷西博天文台（Arecibo Observatory），这是世界上最大的单面口径电波望远镜，直径达 350 米，由康奈尔大学管理。阿雷西博望远镜是固定望远镜，不能转动，只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个带状区域（boinc.us）
不过，在 2010 年纪念 “奥兹玛” 计划 50 周年的仪式上，德雷克对 SETI 计划的未来表示乐观。天文学家监听无线电信号的技术与当年相比早已不可同日而语。在纪念仪式上，德雷克重新操作那台射电望远镜，短短数秒就重复了当年好几个月才能完成的监听。再加上计算机数据处理速度的大幅提升，从事 SETI 项目的天文学家预期，未来二三十年内他们监听的恒星数量就将达到千万颗量级。
因此，天文学家或许有较大把握，能够在未来二三十年内，接收到来自外星人的无线电信号，从而获得确凿的第一手证据，表明我们在宇宙中并不孤独。但也有可能，在监听了千万颗恒星之后，外星文明依旧对我们保持着可怕的无线电静默。果真如此的话， SETI 计划或许就永远截获不到外星人的 “电报” 了。可能是我们监听的方式不对，也可能德雷克的估计太过乐观——银河系中技术文明的数量极为罕见，甚至我们真的是孤独的。
事实上，德雷克估计错误的可能性相当大。他的公式刚被提出时，其中的每一个因素，确切数值几乎都无法确定，因此他的估计比凭空猜测好不了多少。不过，在 50 多年后的今天，天文学家起码已经确定银河系中拥有千亿颗恒星。而现在，他们正在努力寻找太阳系外可能适宜生命生存的行星。他们最趁手的 “秘密武器”，是 2009 年发射升空的开普勒望远镜。
开普勒项目：探照外星文明所在的行星
我们知道，行星本身是不发光的，只能反射来自恒星的光芒，因此两者在亮度上差异悬殊。如果把恒星比作强光探照灯，行星最多只能算是萤火虫，还是紧贴在探照灯灯罩上环绕它飞行的萤火虫。于是，寻找外星文明可能落脚的行星，就类似于遥望探照灯光，去确定那里有没有萤火虫在飞舞。
显然，想用望远镜直接看到那些萤火虫是不太现实的，因为萤火之光会被探照灯耀眼的光亮所淹没。不过有些时候，萤火虫也会从探照灯前方飞过，小小的身影会短暂遮挡部分探照灯的光芒。在远处观察的我们，就会发现探照灯的灯光突然暗了一下——虽然幅度极小，却足以令我们察觉到了。
开普勒11（Kepler-11）艺术概念图。开普勒11 是一颗类似太阳的恒星，位于天鹅座，距离地球约 2000 光年，至少有 6 颗公转周期很短的外星行星围绕该恒星运转。这颗恒星是开普勒太空望远镜在小范围巡天时发现的。从地球的方向观察开普勒11 的 6 颗行星会发现，所有行星在凌日时会从恒星盘面通过；且这些行星位置和地球上观测者观测方向的夹角小于 1 度。开普勒11 是第一个被发现的同时有多于 3 颗行星凌日的外星行星系统。
行星围绕恒星公转的轨道，要比萤火虫的飞行路线规则得多，因此这样的现象会周期性出现。开普勒望远镜就是用这种方法来寻找外星行星的。自 2009 年升空以来，它便一刻不停地监测着大约 15 万颗恒星，记录它们亮度上的细微变化。如果观察到某颗恒星出现周期性的星光变暗，至少观察到 4 次之后，便可以确定那里存在一颗我们看不见的行星。
然而，找到了外星行星也还是不够的。行星是否适宜生命生存，要看它距离恒星是否恰到好处——距离太近，行星就会过热，水会被彻底蒸干；距离太远，行星则会太冷，水会被完全冻结。每颗恒星周围都存在这样一个既不太近、也不太远的区域，被称为 “宜居带”。只有在宜居带内环绕恒星公转的行星，液态水才有机会在它的表面长期存在，类似我们这样的生命也才有机会在那里诞生、繁衍和演化。
年 12 月 5 日，开普勒任务组宣布，他们首次在另一颗恒星的宜居带中找到了一颗行星。这颗行星被称为 “开普勒-22b”，距离地球大约 600 光年，围绕母星公转一圈需要 290 天。它的半径仅有地球的大约 2.4 倍，是迄今为止在宜居带中找到的外星行星中体积最小的一颗。不过，天文学家仍然无法确定，开普勒-22b 就一定适宜生命生存，因为除了到恒星的距离以外，其他因素也会影响一颗行星是否宜居，比如行星的大小。
目前世界上最大的可移动射电望远镜，绿岸射电望远镜（The Robert C. Byrd Green Bank Telescope，GBT）。该望远镜约 43 层楼高，直径 110 米，望远镜的反射面由 2000 多块小反射板拼接而成，整个系统使用了精密的自动控制技术，它同时也是当年最早用来搜寻外星人信号的射电望远镜。绿岸位于人烟稀少的弗吉尼亚州边界，周围的群山是天然的无线电波屏障。为了排除一切可能的干扰，一丝微波，汽车发动机的一个火花在这片区域内都是绝对禁止的（mwvastronomy.net）
相对于地球而言，开普勒-22b 还是稍大了一些，体积超过地球 10 倍以上。这么大的行星，天文学家无法确定它是否像地球一样，是一颗主要由岩石构成的固态星球。如果它更像是太阳系里的天王星和海王星，我们人类或者类似的生命便无法在那里 “立足”，因为那样的星球主要由气体构成，根本不存在陆地和海洋这种概念。只有体积与地球类似，甚至更小的行星，天文学家才能断言它们是类地行星，拥有固体的表面。
就半个月后，即 12 月 20 日，开普勒任务组再次宣布，他们找到了这样的行星，而且找到了两颗！这两颗行星围绕距离地球约 950 光年的同一颗恒星运转，其中 “开普勒-20e”
比金星略小，半径是地球的 0.87 倍，“开普勒-20f”
则比地球略大，半径是地球的 1.03 倍。不过可惜的是，这两颗确凿无疑的类地行星，都不在恒星的宜居带中。它们距离母星太近，表面温度都高达好几百摄氏度，不适宜我们这样的生命生存。
这两项发现，无论是对于开普勒望远镜来说，还是对于人类寻找外星文明的历程来讲，都具有里程碑式的意义，因为距离真正找到一颗适宜生存的类地行星似乎只有一步之遥了。不过，找到这样一颗行星并不是天文学家把开普勒望远镜送入太空的首要目的。通过对这 15 万颗恒星的小规模抽样调查，天文学家想弄清楚银河系中有多少恒星拥有行星，又有多少行星适宜生命生存。
迄今为止，开普勒在这些恒星周围共发现 2326 颗疑似行星的候选者，其中有 48 颗可能位于 “宜居带” 中。尽管还有待进一步证实，但这一数字意味着，大约 10% 的恒星都有行星在其宜居带中环绕它们运转。换句话说，德雷克公式中的第二和第三项因素，未来几年内将被确定下来，恒星周围拥有宜居行星的概率很可能不低。
了解更多信息，可以访问
［上］ 开普勒望远镜发现的候选行星数量，其中，地球大小的行星有 68 颗，“超级地球”指体积介于地球与海王星之间的行星，“超级木星”指体积比木星还大的行星（nanopatentsandinnovations.blogspot.com）［下］开普勒望远镜发现的候选行星分布图，右边方块区域为开普勒望远镜的视场，位于银河系中天鹅座与天琴座之间的区域（NASA/Kepler Mission/Wendy Stenzel，via alum.mit.edu）
他们究竟在哪里？
可是，如果适宜生命的环境在银河系内相当普遍，那么 “他们在哪里” 呢？这是诺贝尔物理学奖得主、大物理学家恩里科 · 费米在 1950 年，在德雷克启动外星文明搜寻计划的 10 年之前，就提出的一个问题。他问的，不是地球以外生命存在于何处，而是外星智慧生命为何没有造访过地球——或者说，为什么我们找不到他们来过地球的可靠证据。
毕竟，就算以人类目前慢如蜗牛的飞行速度展开宇宙大航海时代，也只需要 500 万到 5000 万年就能殖民整个银河系。虽然看似漫长，但跟宇宙上百亿年的历史相比，这不过是转瞬之间。更何况，人类文明短短几千年就发展到如今这个地步，如果有智慧文明在技术上领先我们上万乃至上亿年，他们为什么还没有占领我们的地球呢？
这个问题的答案，可能就隐藏在德雷克公式的后一半因素之中——即使环境适宜，生命的诞生或许也堪称奇迹；即使生命出现，演化出智慧或许也极为罕见；即使智慧出现，发展出技术文明的或许也只有凤毛麟角；又或许，技术文明并不罕见，但它们都如昙花一现，没能存活多久便烟消云散了。
对于这些因素，科学家仍摆脱不了 “基本靠蒙” 的尴尬境地。但对于外星文明的搜寻、对于外星宜居类地行星的探索，或许能让我们更清楚地认识到，人类文明的出现即使是在浩瀚的宇宙之中，可能也是一个并不多见的一个奇迹。
探索仍在继续，我们或许终将找到外星文明，或者证明自己确实是孤独的——如果在此之前，人类文明还没来得及消亡的话。
文章题图：Getty Images
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基本靠蒙。。。
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全部评论(102)
基本靠蒙。。。
翻译达人，重口味科学控
呀！可移动射电望远镜长得和鸵鸟一样！
专业级业余天文爱好者
如果开普勒证明宇宙中适宜生命的行星非常普遍，那一定是生命本身出了什么问题，所以外星人才没有来占领地球…… 如果生命的诞生也不是非常困难，那就是文明本身出了问题…… 总之，我觉得人类文明有点悬……
绿岸射电望远镜！ 红岸是受到这个启发起的名字吗？
前排强势围观。。。
果壳科技评论编辑
的回应：绿岸射电望远镜！ 红岸是受到这个启发起的名字吗？是的哦~
想到如果宇宙中我们是孤独的，就会有股淡淡的忧伤涌上心头...
啊，宇宙生命以及一切啊。
我比较悲观，觉得找到前人类肯定已经灭绝了。除非他们先找到咱们。
“如果有智慧文明在技术上领先我们上万乃至上亿年，他们为什么还没有占领我们的地球呢？”如果有智慧文明在技术上领先我们上亿年，恐怕他们早都已经进化成能量形式了，至少是SG1里的升天古人、或者ST里的Q能量连续体这种水平的。他们要地球这颗污染严重开发过度的小星星做什么。
看到这个话题就感慨万千
其实，现在地球上有数百种异星人往来生活，只有地球人没有察觉……
黑暗森林啊黑暗森林
也许我们只是外星人研究用的实验星球，也许外星人渗透在我们身边无处不在，也许...谁能看得清呢，就算看清了，谁知道是不是真相呢
黑暗森林体系啊
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科幻迷，天文爱好者，地质学研究生
其实宇宙间自发形成某种特定体系真的很难理解，比如黑暗森林，如果两个文明都是头一次遇到外星文明不就说不准是不是黑暗森林了……
费米佯谬费米佯谬！！
艾伦阵关闭了之后SETI就更萎靡了啊，谁都不想继续投钱在这种渺茫的事上了~话说汪老师不是在写这方面的书么，
乌龙学院创始人
是的，我目前正在创作《亿万年的孤独——外星人搜寻史话》，正在写第二稿。昨晚已经写到 80 年代了。：）这是目前第二稿已经完成的目录：前言 3一 火星上的细线 8二 与干旱斗争的“火星人” 10三 洛威尔的《火星》 11四 世界之战 13五 望远镜的革命 15六 飞碟和罗斯威尔 17七 寻找系外行星 18八 戴森球 21九 德雷克和奥兹玛计划 23十 德雷克的外星人公式 25十一 射电望远镜之最 27十二 水手四号的火星之旅 31十三 默奇森陨石 33十四 SETI计划的高潮 34十五 先驱者号的礼物 36十六 呼叫外星人（METI） 39十七 旅行者号的礼物 47十八 是福还是祸 51十九 望远镜的新纪元 60二十 太空中的天文台 63
乌龙学院创始人
跟大家分享一下我今天凌晨新写的一段：十九 望远镜的新纪元人类的历史终于一脚跨入了20世纪80年代，对于那些奋战在寻找外星人第一线的科学家们来说，这真的是一个好时代来临了。我们现在已经很清楚，寻找外星人的武器是射电望远镜，而兵器谱排名第一的就是阿雷西博射电望远镜。可是这种超大型的射电望远镜却有几个缺点。第一，它不能转动朝向，这样就局限了它在天空中的搜寻范围；第二，它同一时间只能接收一个频率的无线电波，无法同时“监听”多个频率，这样就大大降低了工作效率。第三，限于建造地点和施工难度限制，哪怕有足够的钱，也很难建更大的望远镜。上面这个难题经过20年的筹划、设计、攻关、建设，终于在1980年被攻克。在美国新墨西哥州的荒原上，27座巨大的射电天文望远镜排列成一个Y字形的阵列，这个Y字的每一划都有20公理长，各有9座射电望远镜平均分布在每一划上，如果你走路数的话，走一上午才能数完其中的一划。这个阵列的规模相当于一个可以容纳几十万人口的中等城市，蔚为壮观。这就是世界上著名的美国甚大望远镜阵列（VLA），让我们用图片来一睹它的尊容：图 位于美国新墨西哥州荒原上的甚大望远镜阵列我们在本书前言中提到的那部科幻电影《超时空接触》中的女主角就是在这个地方接收到了来自织女星系的外星人电波。不过说起甚大望远镜阵列的这个名称，我就想笑。VLA就是Very Large Array（好大的一堆）的简写，不知道为什么，天文学家们给射电望远镜取名字特别不动脑子，类似的还有VLT，也就是Very Large Telescope，还有European Extremely Large Telescope （E-ELT，欧洲特别特别大的望远镜）等等。射电望远镜的灵敏度由总的接收面积决定，也就是说我们可以把一座座单独的射电望远镜通过某种技术串联起来，使得总接收面积增大，以达到和扩大单口径同样的效果。下面让我们用圆的面积公式来做一个简单的计算，我们来比较一下甚大阵和阿雷西博哪个接收面积更大一点。阿雷西博的口径是305米，接收面积约为：29.2万平方米。甚大阵由27座口径25米的射电望远镜组成，接收面积约为：5.3万平方米。看来，如此蔚为壮观的一个中等城市规模大小的望远镜阵列仍然不能把阿雷西博从兵器谱第一的位置上给挤下来，阿雷西博的接收面积仍然是甚大阵的将近6倍。但是从发展的角度来看，阿雷西博显然是无法笑到最后的，甚大阵毕竟是人类建成并测试成功的第一个射电望远镜阵列，数量还不算太多。但是阵列的这个方法一旦搞成，那么接收面积超过阿雷西博仅仅就是时间问题了，只要不断增加单座望远镜的数量，就能以数量致胜。我们只要再做一个简单的计算就可以算出只要25米口径的射电望远镜数量增加到148个，就能相当于阿雷西博的接收面积。幸运的是，我们这个地球上最富有的几个人中有一个是个天文迷，他就是和比尔盖茨一起创立了微软公司的保罗艾伦，我们这个星球上最有钱的十个人之一。艾伦一掷千金，捐了几千万美元，决定在加州的克拉克高原上建一个超大型的射电望远镜阵列，这就是今天全世界最大的射电望远镜阵列，以保罗艾伦名字命名的艾伦望远镜阵列，到今天为止也还没有全部建成，全部建成后将足足有350口大锅，密密麻麻地分布在天空下，蔚为壮观，它可以对银河系中的10亿颗恒星进行扫描，大大提高了发现外星文明信号的可能性。让我们来看看它的壮观景象：图 艾伦射电望远镜阵列（ATA）中国的FAST射电望远镜建成后的口径是500米，相当于400台25米单口径的射电望远镜，比艾伦望远镜阵列仍然要胜出一筹。美国于2007年底正式启用了艾伦望远镜阵列，它最重要的任务就是全天候监听地外文明的无线电信号。但即便是艾伦望远镜阵列这样的规模在天文学家眼里还是太小太小，而且艾伦就算再有钱，作为个人来说，资金量还是有限，真正要建设足够大的射电望远镜阵列还得是国家行为才行。注意，中国要再次露脸了，由中国、澳大利亚、法国、德国、意大利等20多个国家共同投资筹划建造的，全世界最大的射电望远镜阵列：平方公里阵列（SKA）已经正式启动。这次全球的科学家们野心勃勃，他们计划建造3000台射电望远镜，把它们串起来的光缆可以绕地球两圈。目前正在选址中，要么建在南非，要么建在澳大利亚，预计在2030年可以投入使用，我们应该还能等得到。图 平方公里阵列SKA概念图这个阵列一旦建成，它的接收面积相当于一个1400米口径的超级射电望远镜，那可是相当于6.2平方公里的面积啊，可以在里面建设30个鸟巢体育场。有了这个庞大的家伙，我们应该能听到来自宇宙最深处的呼唤
这次没在果壳上发了么？引用
的回应：是的，我目前正在创作《亿万年的孤独——外星人搜寻史话》，正在写第二稿。昨晚已经写到 80 年代了。：）
感觉是越找 越渺茫， 不知道‘地下世界’存在不？
乌龙学院创始人
的回应：这次没在果壳上发了么？不着急发
无机化学研究生，天文爱好者
想问个问题：开普勒望远镜是只能指向那一块天区吗？
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星际旅行并非梦想 多种方法可实现
星际旅行是人类永恒的梦想。然而，即使距地球最近的恒星——半人马座比邻星，距离地球也有4，2光年——这超过了地球和太阳之间距离的20万倍，或者相当于人类乘坐太空船往返月球5000万次的距离。假如乘坐人类迄今为止最快的星际探测器——美国的“旅行者1”号探测器——以每秒17千米的速度离开，人类将在7.4万年后才能到达比邻星。
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如此看来，星际旅行对于人类来说无疑是痴人说梦。人类如何才能在有生之年光顾那些距离以光年计的遥远星球？美国堪萨斯州立大学的数学家路易斯·克兰提出了他的星际飞船设计方案——用“人造黑洞”作为星际飞船的动力120世纪70年代，英国理论物理学家斯蒂芬·霍金就论证出了黑洞并非全黑，当其中的物质转化为亚原子粒子团时，黑洞便会“蒸发”，从而出现霍金辐射。霍金辐射包含所有种类的亚原子粒子，但最主要的是伽马射线光子。克兰相信，霍金辐射将可以成为星际飞船遨游银河系的主要动力源。
根据克兰的方案，创造“人造黑洞”需要将庞大的能量聚集到很小的范围内。他建议用一个宽达250千米的太阳能板为一个巨大的伽马射线激光器充电，这个庞大的太阳能板运行在距太阳数百万千米远的轨道上，它需要花1年时间来吸收能量，最终在激光的焦点位置会形成一个黑洞。由此产生的“人造黑洞”将重达数百万吨，但体积却只有一个原子核大小。科学家接下来要做的事，就是设法将这个“人造黑洞”置入星际飞船后部一个抛物面镜的焦距内。霍金辐射产生的伽马射线光子经镜面反射而成的平行光束，将会成为推动飞船前行的不竭动力。根据科学家的理论，小型黑洞散发出的霍金辐射要远远超过恒星质量的大型黑洞。克兰根据黑洞公式推算出，一个重约100万吨的黑洞将会成为星际飞船完美的能源：它既小到可以产生足够的霍金辐射来推动太空船，同时它的质量也足以确保其不会在100年内消耗殆尽。100万吨的“人造黑洞”将是一艘黑洞飞船所需动力的最佳平衡点。根据克兰的推算，100万吨的“人造黑洞”可以使星际飞船的航行速度在几十年时间内接近光速。如果你还嫌这个速度太慢，那么使用更小的“人造黑洞”可以产生更多的霍金辐射。对于星际旅行者来说，如果你乘坐“人造黑洞”飞船以接近光速的速度飞行，那么时间将会变慢，你的衰老速度也将远远小于你在地球上的家人和朋友。克兰说：“乘坐这种星际飞船，你完全有可能在有生之年抵达距离地球250万光年远的仙女座星系。”
不过，即使用于星际旅行的交通工具问题解决了，人类进行星际旅行仍将面临许多其他的切身问题，譬如“星际飞行宇航员”能否在孤独漫长的太空旅行中健康活上数十年时间？宇航员又如何克服食物、空气、水、重力缺乏、太空辐射、太空垃圾，甚至心理孤独等一系列严重问题？
据研究了20余年生命支持科学的美国航空航天局研究专家唐纳德·汉宁格称，地球包含了数十亿立方千米的大气层、数亿立方千米的水、数十亿公顷的农田以及60亿人类，所有这些形成了可供人类生存的完整循环系统，而星际飞船上必须建有自己的循环系统，让食物、水和氧气都能百分之百地循环利用。汉宁格和他的同事一直在进行食物方面的实验，而氧气循环更加不成问题，一种新的高科技设备已经能将二氧化碳从周围空气中分离出来，并对其进行化学处理，从而分解出氧气。星际飞船上水的再生循环也将不成问题，太空中的失重问题则可以通过重力模拟器来解决。
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15:40 上传
伊卡洛斯星际航行工程是一个雄心勃勃的科研项目，正致力于星际飞行的研究，目标便是研制出能够到达太阳系附近恒星的航天器。航天器的推进技术是星际航行任务的关键问题。对于伊卡洛斯工程中的飞船，人们很早就决定使用核聚变发动机。如果伊卡洛斯工程中的飞船，其体积和质量与代达罗斯工程中的飞船相类似的话，那么这种发动机能够使飞船的最高速度达到光速的1/10。
除了解决伊卡洛斯飞船主推进发动机的问题外，伊卡洛斯工程还有许多科学任务，包括星际航行过程中的探测活动和对目标恒星系统的详细研究。为了实现这些目标，需要一系列先进的二级推进系统，这些推进器有可能从现有的或将来的推进技术中衍生出来。例如，当伊卡洛斯飞船到达目的地后，它应该能够释放探测器来探测目标恒星系统。这些探测器应该可以进入各自探测目标的轨道，这个过程需要使用不同的推进系统。其中一些探测器可能会使用太阳帆，使得探测器能缓慢地飞行，过程中可能会拍一些照片或者测定恒星系统中行星和卫星的大气成分。另一些探测器则需要飞得更快，可能会使用核动力火箭，用于以着陆探测为目标的飞行中。
太阳帆飞行器的成功发射和展开，已经显示了一种不用任何发动机就可使航天器在太空中徘徊的关键方法。这项科学技术对伊卡洛斯工程具有非常重要的意义，如果没有这项技术，飞船就得为它的探测器携带大量燃料。最近几年，在离子发动机和电磁推进器方面取得的进步，似乎为新型推进技术的发展指出了一条新的、令人兴奋的途径。这类新技术有些可能直接用在伊卡洛斯星际飞船上，有的将可能用于辅助系统。
代达罗斯飞船的重量约5万吨，大部分都是它携带的燃料——氦同位素氦3。伊卡洛斯飞船还没有最终确定它的燃料类型，但几乎可以肯定的是，也将需要携带大量的燃料。即使燃料能够在地球上提炼，但仍然需要把它送到轨道上。因此需要一种成本低廉且可靠的近地轨道飞船，它应该具有能够频繁进行太空飞行的能力。像英国科学家正在研发的一种全新的可循环使用的单级轨道飞行器——“云霄塔”号太空飞机，就是一个理想的解决方案。化学燃料动力火箭能够提供克服地球引力所需要的强大推进力。近50年来，科学家对化学燃料火箭的重大投入，使得这种火箭在未来几十年中，仍然是使航天器脱离地球进入太空的最佳选择。
未来，我们有希望找到许多可以在星际航行中发挥重要作用的可行方案。在新型飞行系统上使用磁力帆就是一个很好的方案。这个方案与太阳帆类似，只是将太阳辐射产生的推动力，换成了太阳风中的磁性粒子产生的推动力。一个巨大的金属网将用于捕获磁性粒子，并用来推动飞船飞行。光束推进器则是另一个有趣的概念。根据这个方案，在轨道上运行的太阳能收集器或核反应器将用于供给制造强光束或带电粒子所需的能量，而强光束或带电粒子流将直接推动飞船飞行。
将这两种方案结合起来，有可能制造出一种先进的太空拖船，负责将装备有磁力帆的飞船运送到轨道。也许在伊卡洛斯工程中，光束推进器就可以用来推进它的行星探测器进行太空飞行。另外，伊卡洛斯飞船可以在到达目标恒星系统时使用一张非常大的磁力网，借助当地的太阳风或磁场来辅助减速。伊卡洛斯工程的科学家团队正在努力将各种系统和概念进行最佳的组合，来创建一个利用现代技术和未来技术进行星际旅行的实例。
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20:30 上传
实现星际旅行梦想的理念在这篇文章中，我简要描述一下近几年关于星际旅行的一些基于现有科学观念：
& & 1.虫洞传送& & 2.阿尔库比埃尔的“曲速引擎”& & 3.负质量推进& & 4.米利斯的“太空驱动器”假说& & 5.虫洞传送【最可靠的星际旅行方法】& & 正当你觉得迷惑不解的时候，物理学家就想出了虫洞，其理论依据如下：
& & 尽管狭义相对论认为，在时空内任何物体的速度都小于光速，但是据我们所知，时空本身可以被扭曲。虽然这种扭曲需要耗费巨大的物质或能量，但在理论上是可行的。我们来做一个类比：一支铅笔在纸上的移动速度是有限的，但是如果能够移动或改变纸张，则会有不同的结果。就虫洞理论而言，使空间扭曲（将约张折叠）使原本分离的两点连接起来，这样就会产生捷径。这个新理论还未被接纳，而且尚未证实其可行性。当然，虫洞理论会促使人们再次探讨有关时间旅行悖论的旧问题。
& & 怎样完成虫洞传送？下面是方法之一：& & 首先，收集一大堆高密度物质，例如中子星物质。需要收集多少？只要足够形成一个环就可以，这个环的周长与围绕太阳运行的地球轨道等长。然后，再组成另一个环到虫洞的另的端。接着，利用极高压充电，使它们以接近光速旋转。
& & 就这样吗?如果你能全部做到这些，我相信你可以想到更为巧妙的旅行方法。不要指望虫洞工程来得那么快，还有其他的办法，比如说“利用负能量创造并保持虫洞敞开”的想法。
& & 阿尔库比埃尔的“曲速引擎”可以进行星际旅行吗
& & 以下是阿尔库-比埃尔“曲速引擎”的前提条件。尽管狭义相对论认为，在时空内任何物体的速度都小于光速，但时空本身的运行速度是个未知数。让我们做一个类比：假设你在航空港的一条移动的人行道上，阿尔库-比埃尔“曲速引擎”就如同这一条移动的人行道，尽管我们的步行速度是有限的（类似于光速限制），但是如果你在移动速度比自己步行速度更快的陆地上会怎样（类似于时空模块移动）？至于阿尔库-比埃尔的“曲速引擎”的时空及压缩飞船前面（类似于人行道在此处回到地底）的时空以使时空模块移动。其实，扩充时空的思路已不再新颖。例如，根据暴张的观点，人们认为，在大爆炸初期时空扩充的速度比光速更快。因此，如果大爆炸时时空扩充的速度比光速快，为什么不用于“曲速引擎”？只是这些理论太新鲜，既没有人接受，也没有人证实其可行性。& & 还要面临其他棘手的问题吗？
& & 是的。首先，为了创造这种效应，飞船周围必须要有一颗负能量，需要的量也很大。但是，对于负能量是否存在，物理学界仍在争论中。经典物理学倾向于否定负能量的存在，而量子物理学则倾向认为两可或肯定。其次，你需要一个控制这种效应的方法，当扭曲效应相对飞船独立的时候，这将变得尤为棘手。第三，所有的这些推断都建立在“扭曲”的移动速度大于光速的基础上，而这一点目前尚未证实。第四，如果前面这几个问题都还不够棘手的话，我们又会面临这样的问题：这些设想都会引起和虫洞理论一样的难题——时间旅行悖论。
& & 负质量推进进行星际旅行
& & 研究显示，可以通过正负质量来创造持续推进效应，这在理论上是可行的，这种方案不违反动量或能量守恒定律。关系到该设想成立的一个重要假设是，负质量具有负惯性。正物质和负物质相互作用的结果是二者在同一方向上持续加速。这种概念至少可以追溯到1957年邦迪关于负质量特性的分析，20世纪80年代，温特·伯格和弗沃德在推进的环境中又一次进行了探讨。& & 关于负质量物理学、负质量是否真实存在或者负质量在理论上是否能站住脚，都是一个未知数。但是，已经有人提出了在寻找虫洞的天文证据中搜寻负质量的方法。
& & 米利斯“太空驱动”来进行星际旅行
& & “太空驱动”可以定义为一种理想化的推进形式，利用质量和时空的基本特性在太空的任何位置创造推进力，无须携带或排出反应物质。这样一来就绕过了对推进剂的需求，这对空间旅行来说意味着一场革命。米利斯模拟并分析了各种太空驱动假设以发现并解决其中具体的问题，使这些方案能够合理可行。
& & 下面，我对这些方案进行简要介绍。要注意的是，这些概念都是纯粹的假设构想，旨在阐明我们目前所面临的问题。我们必须找到一种方法：由某种运载工具创造并控制作用于自身的非对称外力且无须排出反作用质量，并且在此过程中该方法必须满足守恒定律。只有这样，这些太空驱动的设想才能变成现实。
& & 差动帆假说：类似于一个理想的辐射器传感片，从反射面到吸收面存在辐射压力净差。在这一构想中，需要假设太空有某种形式的各向同性介质背景(如真空飘移或宇宙背景辐射)持续不断地冲击帆的各个面。
& & 二极管帆假说：类似于二极管或单向镜，空间辐射穿过一个方向，从另一个方向反射回来，产生辐射压力净差。& & 感应帆假说：类似于液体中的压力梯度，帆后侧的太空冲击辐射密度高，而前侧的冲击辐射密度低，因而在帆周围形成辐射压力净差。& & 径向驱动假说：此概念考虑通过并置穿越飞行器径向对置的场源创造太空背景无向性的现场梯度(如重力势)的可能性，完全类似于负质量推进。径向驱动也可被看做类似于在空间介质中创造压力源，就如同感应帆所设想的那样。
& & 间距驱动假说：此概念考虑标量势中的某种局部倾斜感应穿越飞行器，并对飞行器产生作用力的可能性。相对于前述的径向驱动，这种倾斜被认为在没有一对点源的情况下也可以形成。目前尚不知道是否能够制造这样的效果以及如何制造这样的效果。
& & 偏置驱动假说：此概念利用运载工具改变空间本身特性的可能性，例如改变引力常数以产生局部推动力梯度。修改引力常数得到局部非对称性偏向力，类似于间距驱动假说中产生的局部梯度。& & 分离驱动假说：此概念考虑一个场源及其反应场源之间分离的可能性。通过空间移位，反应剂被转移到场源斜坡点，因此对场源和反应剂产生反应力。尽管相关资料明确表明，场源、反应剂和惯性质量属性不可分离，但未来任何与之相反的证据都将会对推动力应用带来革命性的意义。 以上的星际旅行的方法你最希望那种被实现？
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