人類尋找新的宜居星球的腳步一天也沒有停止過，前文說的火星，木衛(wèi)二，木衛(wèi)三等的。即便是是去木衛(wèi)二我們都要很長(zhǎng)時(shí)間。出到太陽系就更加久遠(yuǎn)了。所以我要更快，所謂天下武功唯快不破。但是從地球到最近的恒星之間的空間并非空無一物，有很多塵埃。而一旦與這些東西碰上就是災(zāi)難性的。
用來為飛船加速的太陽能板可能會(huì)成為塵埃的重點(diǎn)撞擊對(duì)象，“突破攝星”項(xiàng)目是過去十年中提出的最令人激動(dòng)的科學(xué)設(shè)想之一。該項(xiàng)目計(jì)劃向距地球最近的恒星發(fā)射航天器，目前在世的大多數(shù)人在有生之年都能親眼見證。雖然從理論上來說，在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做適當(dāng)延伸之后，該設(shè)想是可以實(shí)現(xiàn)的，但還有大量細(xì)節(jié)需要驗(yàn)證，因?yàn)橛幸粋€(gè)問題對(duì)于該項(xiàng)目來說可能是致命性的。
先來聽一點(diǎn)好消息：“突破攝星”正在為必需的研究項(xiàng)目提供資金贊助，仔細(xì)驗(yàn)證該項(xiàng)目運(yùn)用的科學(xué)概念。該團(tuán)隊(duì)在arXiv網(wǎng)站上發(fā)表了一篇論文預(yù)印本，詳細(xì)地分析了在高速航行時(shí)、航天器能經(jīng)得住這種長(zhǎng)途旅行的概率有多大?？偟膩碚f，事情看上去還是很順利的，但分析結(jié)果顯示，航天器還需要在防護(hù)罩上再下一點(diǎn)功夫，僅僅是一小?；覊m，就有可能引發(fā)災(zāi)難性的后果。
該研究團(tuán)隊(duì)由四名天文學(xué)家組成，他們關(guān)注的是最為基本的問題之一：航天器的生存幾率?！巴黄茢z星”項(xiàng)目希望能把航天器加速到光速的20%左右。以這樣的高速飛行時(shí)，甚至一個(gè)小小的原子都能讓航天器受到嚴(yán)重破壞，如果與灰塵相撞，結(jié)果更是災(zāi)難性的。因此該研究團(tuán)隊(duì)希望能弄清發(fā)生這種碰撞的風(fēng)險(xiǎn)究竟有多大。
從地球到最近的恒星之間的空間并非空無一物。早期形成的恒星在宇宙中留下了少量細(xì)小的塵埃粒子，各類宇宙活動(dòng)也產(chǎn)生了很多單個(gè)的原子，四處分散在宇宙中。這些粒子會(huì)對(duì)航天器造成嚴(yán)重的威脅，科學(xué)家們對(duì)它們分別進(jìn)行了單獨(dú)研究。
如果撞上一個(gè)原子，主要的問題不在于碰撞本身，而是撞擊產(chǎn)生的能量會(huì)聚積在航天器中，造成局部過熱，這會(huì)帶來兩種后果。如果溫度過高，航天器所用的材料就會(huì)蒸發(fā)到太空中;而如果溫度沒那么高，就會(huì)出現(xiàn)局部材料融化，這部分材料重新凝固之后，材料的性狀就會(huì)發(fā)生改變。
研究人員利用石英(二氧化硅)做了撞擊測(cè)試，利用測(cè)試中得到的信息，再加上對(duì)宇宙中氣體濃度的測(cè)量結(jié)果，研究人員通過計(jì)算，描述了飛行過程中可能遭遇到哪些損傷。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然氫原子和氦原子是航天器可能撞上的最常見的粒子，但質(zhì)量更重的原子、特別是氧原子、鎂原子和鐵原子等，會(huì)對(duì)航天器造成更嚴(yán)重的傷害。
塵埃則會(huì)帶來另一個(gè)問題。如果航天器撞上了體積較小的塵埃，效果就像同時(shí)撞上了很多個(gè)氣體原子一樣。因?yàn)榕c撞擊產(chǎn)生的能量相比，把這些原子聯(lián)結(jié)成一粒塵埃的能量幾乎微不足道，況且構(gòu)成塵埃的主要是質(zhì)量較重的原子。但如果塵埃的體積大到一定程度，撞擊產(chǎn)生的能量就足以摧毀航天器。而且所謂的“大到一定程度”也并沒有多大，研究人員估計(jì)，塵埃的直徑只需要達(dá)到15微米，就足以毀掉整艘航天飛船了。幸運(yùn)的是，像這么大的塵埃粒子是很少見的，撞上的幾率大約是 1050分之一。
總的來說，研究人員認(rèn)為，氣體原子對(duì)航天器的影響是很小的，造成的傷害頂多只有0.1毫米深。但塵埃就不一樣了，航天器撞上塵埃之后，表面可能會(huì)有 1.5毫米厚的材料蒸發(fā)掉，如果材料融化的話，深度更是可能達(dá)到10毫米深。而航天器上的每一點(diǎn)材料都至關(guān)重要，因此這會(huì)對(duì)航天器造成十分嚴(yán)重的傷害。
研究人員提出了幾種可能會(huì)降低撞擊風(fēng)險(xiǎn)的方法。最簡(jiǎn)單的一種方法是，減小航天器在前進(jìn)方向上的橫斷面面積，如將太陽能板折疊起來、藏在防護(hù)罩后面等等。航天器的主體部分也將做成子彈型，以便減少可能會(huì)撞上灰塵的區(qū)域面積。不過，如果太陽能板需要用來和地球取得聯(lián)系的話，這種方法或許就不可行了。
既然最大的問題是局部過熱，該研究團(tuán)隊(duì)還提出，在航天器前部增裝一層石墨，以便更高效地分散熱量。研究人員把石墨與石英對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，使用了石墨之后，由撞擊引發(fā)的損失可以大大降低。
但研究人員并未解決由撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能改變問題。每一粒塵埃粒子都會(huì)讓航天器上的一小部分材料蒸發(fā)到太空中，從而對(duì)航天器產(chǎn)生反作用力，使它的運(yùn)行方向發(fā)生輕微的改變。日積月累，這些撞擊坑會(huì)均勻分布在航天器的表面，但航天器的飛行軌跡也會(huì)發(fā)生一定的變化，這要取決于撞擊分布的均勻程度，以及經(jīng)受撞擊的時(shí)間。
因此，這些撞擊可能會(huì)增加航天器抵達(dá)目標(biāo)星球的難度?？紤]到航天器上搭載的傳感器質(zhì)量也許會(huì)受到一定限制，要想讓航天器飛到其它恒星附近，也許并不是一件簡(jiǎn)單的事情。
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