第242章 星际飞船（3）（1/1）

第四类：种子飞船

將冷冻或列印的遗传数据与高度自动化的休眠飞船相结合，就產生了我们的下一种选择 —— 种子飞船。这类飞船被视为一种解决方案，適用於当你不想为每次旅行消耗大量质量和燃料的情况。你发送一艘非常小的飞船，飞船上配备高度自动化的设备，能够通过 3d 列印等技术复製机械，並且能够在目的地自动进行地球化改造，包括种植植物、饲养动物，甚至培育人类。传统上，人们通常会在世代飞船或休眠飞船出发前先发送一艘种子飞船，这样当人类到达时，那颗行星已经在一定程度上做好了准备 —— 因为种子飞船可以飞得更快。但如果我们拥有足够先进的人工子宫、自动化育儿和教学程序，我们就可以在目的地直接培育殖民者。想到孩子们从冷冻或列印的遗传物质中在培养舱里出生，並由机器抚养长大，一开始可能会让人感到不安，但我们实际上並没有理由认为这一定会导致彻底的失败，或者培养出一群適应不良、反社会的疯子 —— 这完全取决於你的人工智慧有多先进。如果人工智慧的智能水平与人类相当，那么它很可能能够抚养出完全正常、健康的孩子。没有理由认为它不能模擬正常的人类情感，甚至这些情感可能根本就不是 “模擬” 的。不过，这种选择对很多人来说並不具有吸引力，部分原因是如果你的人工智慧和自动化技术已经达到了如此高的水平，那么有些人就会质疑：你为什么还要发送人类（或者说，为什么还要发送肉体形態的人类）呢？

第五类：数据飞船

这基本上是一种非常小的飞船，上面搭载著巨大的数据包，到达目的地后，这些数据包会利用当地的材料进行 “解压”—— 包括解压出人类。通常人们认为，我们可以將人类的意识以数字形式储存起来，然后將其上传到在目的地克隆或製造的赛博格身体中。这类飞船可能会非常小、速度非常快 —— 理论上，一个苏打水瓶大小的设备就可以储存数十亿人的意识。这类飞船通常也被视为种子飞船或休眠飞船的一种形式。需要说明的是，如果人类的意识已经完全数位化，那么一旦接收器到达目的地，我们就可以通过发送数据的方式实现光速旅行。不用说，这个概念在意识上传和 “奇点” 的支持者中非常受欢迎，但对於不认同这些概念的人来说，就不是那么有吸引力了。

以上就是这五类飞船，只要你拥有合適的技术来运行它们，它们都能够完成星际旅行的任务。目前，我们已经拥有建造核动力飞船和运行世代方舟飞船的技术 —— 不过，实际建造这样一艘飞船的成本目前还超出了我们的承受范围，而且殖民另一颗行星也同样如此。殖民是最关键的部分，但在深入探討这个话题之前，我们先来简要概述一些其他的推进系统，我们会在未来更详细地討论它们。我设想过一种聚变推进器（或聚变火炬飞船）—— 它们本质上是核动力飞船，速度可以更快，能够携带更多的货物，而且不需要消耗我们大量的裂变材料（如铀）来发射一艘飞船。不过，它们的燃料供应仍然有限，而且你需要消耗大量燃料 —— 不仅是为了加速，也是为了减速。你可能听说过这类推进系统的一个变种，叫做 “巴萨德衝压发动机”，它通过吸收太空中漂浮的气体作为燃料或推进剂，从而解决了燃料问题 —— 这也是科幻经典《t- 零》的核心主题。不幸的是，这种推进器似乎並不可行，因为吸收这些物质所损失的速度和能量可能会超过其產生的能量，但我们还没有完全排除这种可能性。目前，它仍然被视为一种最有可能实现无需燃料补给、並能加速到接近光速（或至少是光速的一部分）的推进方式 —— 在这种速度下，你可能不需要担心船员如何度过旅行时间，因为狭义相对论会显著缩短旅行的主观时间。不过，正如之前提到的，它似乎倾向於消耗比產生更多的能量，从而实际上会减慢飞船的速度，而不是加速。但即便如此，它仍然是有用的 —— 飞船不仅需要燃料来加速，还需要燃料来减速。我之前说过加速和减速需要相同数量的燃料，但实际上加速需要更多的燃料，因为你加速的对象还包括减速所需的燃料。如果你能够使用巴萨德衝压发动机或类似的设备来减速，那么你不仅可以节省减速所需的燃料，还可以节省原本用於储存这些减速燃料的货物空间 —— 因为你可以利用並非从地球带来的燃料进行减速。当然，还有其他一些方法可能也能实现这一点，我们会在以后討论。不过，巴萨德衝压发动机並不是唯一一种不需要藉助新科学就能实现近光速旅行的方法。另一种方法是使用反物质代替传统的核聚变。利用反物质，你可以实现质量到能量的完全转换 —— 这就是爱因斯坦的质能方程 e=mc2 所描述的过程，这让你能够达到更高的速度。“瓦尔基里计划” 就是为反物质动力飞船设计的，这种飞船能够达到相当高比例的光速。当然，我们面临一个巨大的问题：我们无法大量製造反物质 —— 我们製造反物质所消耗的能量是反物质本身所蕴含能量的数百万倍，而且我们目前只有一些关於如何安全储存大量反物质的基本想法。与此类似的还有黑洞动力飞船，实际上它並不如反物质动力飞船那么高效，但也是一个非常有趣的想法，我们会在以后討论。简单来说，这种飞船利用一些正在蒸发並释放霍金辐射的人造黑洞作为推进剂，利用这种辐射来推动飞船前进。另一类推进系统则不需要携带燃料（或只需要携带少量用於维持生命支持系统和进行一些机动操作的燃料）。推动物体前进的方式不仅仅是火箭，也不仅仅是通过核弹爆炸从后方推动。如果你见过日光风车（或库克辐射计），你就会明白其中的原理：在真空中放置一个风扇，风扇的一面涂成白色，另一面涂成黑色，当光线照射到白色表面时会被反射，照射到黑色表面时会被吸收，风扇就会像水车一样转动。光具有动量，当光被某个物体吸收时，它会將动量传递给该物体；当光被反射时，它传递的动量会更大。虽然这种动量非常小，但这就是光帆（也称为光子帆，更常见的名称是太阳帆）的基本原理。太阳帆並不太適合星际旅行，因为你离太阳越远，太阳的推力就越弱。而像石墨烯这样的新材料 —— 可以被製造得非常薄，堆叠十亿层后，你的脚才会开始悬空 —— 使得太阳帆比黄金或铝等材料更具吸引力，因为黄金或铝无法被製造得如此之薄，同时还能保持有效性和结构完整性。但即便如此，在太阳推力减弱与穿越太空气体（太空並非绝对真空）所產生的阻力达到平衡之前，你只能加速到一定的速度 —— 这与物体在地球上下落的原理相同，就像降落伞一样，太阳帆会让你在一个低得多的速度下达到终端速度，然后你就必须收起帆 —— 不过，当你接近目的地时，你可以再次展开帆来减速。此外，由於你的帆只有十亿分之一米厚，但面积却有数百万平方米，在穿越太空时会撞上很多小物体，所以你还需要在途中修復受损的部分。不过，还有一种替代方案：你可以用雷射或微波来照射帆。这让你可以將能量集中在一个更小的目標上，从而不需要那么大的帆，而且雷射束不会像太阳光那样隨著距离的增加而按平方反比减弱。当然，除非在目的地也有一个雷射发射器，否则你无法减速 —— 但正如我之前提到的，我们有一些减速的技巧，而且即使你必须携带全部减速燃料，这也比同时携带加速和减速所需的燃料要好得多。因此，光帆或雷射帆是非常有前景的。不过，这种推进系统也有缺点：虽然我们可以非常准確地预测一艘在近真空中飞行的飞船的位置，但太空並非绝对真空，所以我们无法做到完全准確的预测。而且，飞船离我们越远，我们需要等待信號反馈来確认它最后的位置的时间就越长，预测的不准確性也就会越大。此外，你的雷射束也会逐渐扩散 —— 因为雷射束並不是完美的圆柱体，而且它们还会与太空中的物质相互作用，导致能量减弱。因此，隨著距离的增加，你需要製造越来越大的帆才能准確地瞄准雷射束 —— 最理想的情况是，帆的大小需要与距离发射器的距离成正比，距离翻倍，帆的大小也翻倍，而这已经是非常乐观的估计了。如果你难以想像这与传统的风帆有什么不同，可以想像一下：一个人戴著棒球手套，穿著冰鞋站在一片长长的光滑冰面上，你不断地向他扔棒球，他每次接住棒球都会加速。最终，他会离你太远，无法再接住你的球。不过，他也可以通过將球反弹回你的手套来获得更大的加速度，而且他还可以通过將球反弹到略微不同的方向来改变前进方向 —— 这一原理同样適用於光子，就像適用於棒球一样。实际上，要达到极高的速度，解决这个问题的唯一方法可能是沿途设置一系列雷射发射站，每个发射站都能在之前的雷射射程结束时接手 —— 就像那个在冰面上滑行的人，当他超出第一个投手的射程时，第二个投手开始向他投球，然后是第三个、第四个，依此类推。如果这条线路足够长，远处的投手还可以在他接近时向他投球，从而帮助他减速，而不是在他离开时投球。星际空间中布满了小行星、彗星，以及一些不算小的岩石和彗星 —— 它们的密度虽然远不如太阳系內的物质，但也並非完全没有。你可以在前往另一颗恆星的途中设置大量的推进站 —— 无论是自动化的还是有人居住的 —— 基本上就是在太空中为自己建造一条长长的高速公路，这样你就可以將飞船以极高的相对论速度（有可能）推送出去。你可以像修建铁路一样，一步步向外扩展。如果我们有一种无需消耗燃料的减速方法，比如巴萨德衝压发动机或磁帆，那么这会变得更加容易。但至少，如果你不需要携带加速所需的燃料，那么携带减速燃料会变得更加容易 —— 一旦你第一次到达目標，你就可以在整个路线上建造推进站，之后除了一些机动操作所需的燃料外，你不需要再携带任何燃料。这可能比乘坐核动力飞船进行单次单程旅行需要更多的努力和时间，但一旦建成，你就可以在两个恆星系统之间更快、更便宜地运输更多的物资。这一点非常重要，因为当我们进入这次的实际殖民部分討论时，你会发现，虽然所有这些方法都可以让我们殖民行星，但如果我们试图通过这些方法来解决人口过剩问题，那么它们都不是一种合理的移民方式。