第11章 神秘能量（第4/5页）

我在《最后的疆界》（Final Frontier）一书中提到，人类正殚精竭虑试图提高飞船的燃料使用效率。现在火箭普遍使用的氢气或氧气燃料的效率已经高于汽油，但仍然比不上核能，二者之间存在百万量级的差别。如果要探索太阳系，核能至关重要。我们可以把核潜艇上使用的核反应堆和一个向后喷射带电粒子的电动离子推进器结合起来，作为宇宙飞船的动力源，但这样的能量源还不足以支持人类探索其他恒星。

最佳的核利用方案可能是核聚变，它也是太阳和氢弹的能量源。但是，如何利用核聚变作为推进力仍是一个问题。在20世纪40年代曾出现过一个天真但其实还算合理的解决方法，就是把一系列小的核弹从飞船后部放出，这需要在飞船的后部装上用于防护的“推板”。“推板”是一块由涂料保护的弯曲的钢板，这块钢板需要吸收核弹爆炸产生的冲击波，并推动飞船前进。如果核弹足够小，爆炸距离足够远，飞船就会在结构不受损的情况下前进；冲击波吸收系统确保每次推进不会产生太大的加速度，飞船里的宇航员也就不会有生命危险。

1958—1965年，这个由核能推进的飞船被纳入“猎户座计划”。苏联成功发射第一颗人造卫星后，美国深感震惊和不安，于是“猎户座计划”被提上议事日程。“猎户座计划”的目的是使美国在航天领域超越苏联，使人类在1966年登上火星。（那样的话，科幻情节就成真了。）美国国家航空航天局因技术和理念超前而闻名于世，但是“猎户座计划”实在太超前了，相比之下，航天局的其他设想都黯然失色。迄今为止，宇宙飞船最大的负载是100吨，而“猎户座计划”的目标是负载1万吨。

“猎户座计划”不仅计划让飞船负载上万吨，还计划装载150人，其目的是建造复杂的空间站，到其他星球开辟殖民地。在试验性核爆炸仍被禁止的今天，“猎户座计划”的确异乎寻常。在“猎户座计划”中，核爆炸不仅会被用来在太空中推进火箭，也要在地面推进火箭升空。虽然“猎户座计划”不能实现在情理之中，但是用弧形金属板吸收核爆炸冲击波的概念确实得到了测试。这个概念在20世纪70年代的“代达罗斯计划”中再次被提及。“代达罗斯计划”的设计更现代：核爆炸只发生在火箭入轨之后，从而有效地避免了在地球表面发生核爆炸，而且产生爆炸用的是核聚变，而不是核裂变。核聚变除了能提供更多的能量外，另一个优势是没有最小的临界质量。这样一来，飞船就可以通过发射一系列更小的核弹——每秒250个——来提供能量。对于一个需要自带燃料的飞船来说，这意味着它的大小可以被控制在合理的范围内。

“代达罗斯计划”只是由梦想家设计的思想实验而已，该计划的终极目标是航天器用50年左右的时间飞抵最近的巴纳德星（那时候人们以为巴纳德星是一个类似太阳系的恒星系统，后来证明并不是这样）。50年的飞行时间相较6光年的距离来说不算长。从那时候开始，为了使人类的星际旅行成为可能，许多提升飞船速度的技术应运而生，其中包括提升加速度的太阳能帆和被称为“质量驱动器”的电磁弹射器。但是，不管如何优化飞船的引擎，速度总有一个上限——光速。

假设飞船的速度可以无限接近光速，那么根据狭义相对论，地球上的人需要花好几十年完成的星际旅行对于飞船中的宇航员来说只有一两年。这样的话，从时间角度说，星际旅行完全可行。事实上，飞船的速度越接近光速，其所需的能量就越大。即使使用最先进的技术，也只能让物体的运动速度达到光速的10%—20%。如果宇航员要在一生中实现在某个星体和地球间的往返，那么这个宇航员必须处于“假死”的休眠状态，但是假死本身也有问题。所以，让我们先回到科幻小说，看看超光速引擎。

超光速是科幻作品中典型的缺少解释的桥段，好像一切都是理所应当的。为了顺利地展开情节，科幻作家们用幻想来克服难以逾越的技术难关，但其在现实生活中并没有解决方案。比如，科幻作品运用类似“超空间”的概念来实现超光速，但这个概念在真实的物理世界中并没有对应物。这个词比科幻小说诞生得还早，首次出现在1867年的一篇数学论文中，用来描述超过三维的多维空间。在20世纪30年代，约翰·坎贝尔等早期通俗科幻作家把这个词用来解决星际穿越的难题。用超空间实现瞬间移动迅速被科幻作家使用并推广，读者对此也习以为常，在不理解原理的情况下认为这是可行的。广义地说，超空间的意思就是这个世界上存在三维以外的维度，是生活在三维空间里的我们没有直接体验过的维度。在真实世界中，弦理论中的九维空间也提到了这个特殊的物理概念。但这并不能把现实世界和科幻作品联系在一起，如果现实中真的存在多维空间，那么这些空间应该会以比较小的形态出现，我们也会观察到这些空间。