作者：文/虞子期

太空旅行-人類與生俱來的飛天夢

在地球數十億年的演化史中，已知發生過數次生物大滅絕事件，曾經有多少種生物在地球上出現過尚且不得而知。但不管是曾經統治地球大約1。6億年的恐龍，還是其他已經從地球上消失的動物，它們都不曾在地球上孵化出現代文明。

人類透過智慧製造出飛機來實現長距離、且短時間的“遷徙”過程，透過專業的潛水裝置可以跳入到大海的深處探險。雖然，人類的認知一直隨著時間而改變，但上天入地自古以來就是全人類的夢想，只是當代人像往的“上天”，實際指的是在宇宙中的各個星球之間自在遨遊。

眾所周知，月球便是人類進入太空、踏足地外世界的第一顆星球。相信人類的征服欲有目共睹，從登上地球上的最高峰珠穆朗瑪峰，到尋找太陽系之外的類地行星，不管是平凡人、還是科學家們，似乎大家對新奇和刺激的追求從來沒有缺席過。

成功登月的人類，怎麼還沒踏足第三顆星球？

雖然，人類的載人登月任務成功了不止一次，但該任務的實現對於很多國家的人來說都面臨著巨大的難度。即便是成功實施了這些任務的國家，也不會沒事兒就隔三岔五的去月球溜一圈。事實上，月球本就是距離地球最近的自然衛星，而該星球的地表環境也不像金星和火星那般惡劣。

所以，即便人類首次成功實現的載人登月任務，距今已過去了數十年的時間，但我們依然沒有成功踏上太陽系內另一顆星球的土地。但是，這並不代表著科學家們並沒有做這方面的研究，畢竟科學技術的進步，以及航天器的打造都需要時間來進行打磨。

相信大家都很好奇宇宙中的其他星球是什麼樣子，但無奈太空旅行要得以成行的前提條件太多，而過程中的風險更需要人為可控。在傳統認知裡，長距離的太空旅行，首先需要考慮的便是過程中需要耗費大量能量和漫長的時間。

如果要列出人類進入太空旅行到底要面臨多少挑戰，我想，那些已知的和未知的答案很可能會讓不少人放棄這樣的念頭。

為什麼超新星爆炸可促使航天器達到相對論的速度？

現在，終於又研究人員提出這樣一個理念，即：透過太空中存在的自然現象來完成人類的太空旅行夢。簡單來說，就是讓航天器的飛行速度可以達到相對論速度，而這個的想法就來自於宇宙中的其他物體。科學家們發現，那些因為超新星爆炸和超高速恆星所釋放的能量，可以讓流星的飛行速度被加速。

如果大家覺得這樣的說法太過抽象，那麼，我們可以將超新星加速航天器執行速度的原理，比作帆船利用風速加速航行。超新星爆發會釋放出大量能量，起到像波一樣的推動作用，如果人類在之後的時間裡研究出更先進的文明，從而實現航天器在超新星爆發釋放的能量的幫助下達到相對論速度，那麼人類的太空旅行便可得以成行。

在這樣地條件下，倘若人類要安全地進行太空旅行，當然需要製造出一個像“帆”一樣的航天器構成部分，以便透過它來控制超新星爆發所產生的爆炸力。目前，科學家們的研究主要有“太陽帆”和“磁帆”這兩種概念上的推進方式。從根本上來說，其實就是因太陽而生的電磁輻射，如何促使高反射帆能夠形成足夠的壓力。它就像是一個天然的推進劑或引擎，可以不用從地球上攜帶原料，而是以自然產生的方式去推進航天器的執行。

因超新星爆發而生的“輕帆/磁帆” 概念-速度快且負重輕，更容易實現太空旅行

倘若將傳統的航天器設計，與因超新星爆發而生的“輕帆/磁帆” 概念進行對比。那麼，前者由於要自帶大量推進劑，會導致航天器的重量明顯高於後者。而且，“輕帆/磁帆” 概念則是透過超新星爆發所產生的定向鐳射能量來給與航天器加速執行的動力。

簡而言之，後者不僅能夠減輕航天器重量（減負），還可在節約成本的同時，將航天器的速度提升到比依賴太陽輻射時快很多倍。而目前也有科學家們在進行“光帆”的製造，它可以讓航天器在鐳射的作用下達到光速的20%左右飛行。也就是說，大概只需要短短20年的時間，人類就可以從現在的位置飛行至半人馬座Alpha Centauri。

航天器遠距離飛行需要耗費大量推進劑，一直都是太空旅行面臨的主要問題之一。科學家們之所以會聯想到，透過超新星爆發的能量來自然推進航天器的執行，主要是因為該理論具有一定的可行性。而且，即便間隔距離達到數百萬公里的級別，超新星也可以相對論速度加速比“每平方米不到半克”重的輕帆。

之所以超新星可以遠距離對航天器進行推進，主要是因為它所產生的能量巨大，我們的恆星太陽所散發出的亮度和能量，其實完全無法和超新星相比。如果用資料來體現兩者之間的差異，那麼，太陽風最多可以將航天器的光帆推動到大約光速的千分之，而超新星卻可以輕而易舉地讓航天器執行速度達到光速的十分之一左右。

乘著超新星的浪潮去太空旅行存在哪些優缺點？

在科學家們的研究過程中，同時也深入探討了宇宙中的其他光源。比如脈衝星和黑洞，它們在正常情況下所釋放出的能量，是否也同樣可以被運用於提升光帆的執行速度。於是，為了確定不同天體（超新星、大質量恆星、脈衝星雲、微類星體和活躍的銀河核）和推進系統所造就的帆的執行速度，一個複雜的數學模型被研究人員們開發出來。

從目前的研究情況來看，像超新星爆炸這樣的“借能飛行”模式存在以下幾個明顯的優點：

首先，它省去了傳統輕帆和磁帆需要負重太多推進劑的麻煩，能有效減輕航天器的重量，更不用製造昂貴的大型鐳射陣列，有效降低了製造成本；

其次，新的航天器執行動力模式，可以比傳統方法提升更大的速度值，並達到所謂的相對論速度。這對於人類本身有限的生命而言，縮短中間的飛行時間，當然會讓太空旅行更具有可實施性。

當然，很多事情都需要一分為二來看，我們要藉助超新星爆發的能量來飛行，當然也存在不少的缺點：

首先，超新星本身就相對比較罕見，而目前的科學技術又暫時不能將它們的出現時間計算準確。簡單來說，就是超新星爆炸的發生時間難以提前預估，再加上它的爆發特別罕見，這意味著需要等待很長的時間；

另一方面，該原理在航天器工程設計方面面臨巨大挑戰，用於製造帆的材料必須具備高反射率，這樣才能讓航天器的帆在飛行的過程中，不會因為溫度太高而發生自然。並且，航天器的帆還需要實現摺疊功能，這樣才能不讓太陽輻射發揮作用，以免將其推離原本計劃好的發射點，以及在大質量恆星附近執行時可能會受到的干擾。

與此同時，當航天器在太空中飛行的時候，還需要慎重決定航天器的帆要如何選擇加速路徑，這樣才能將它與其他宇宙星體發生碰撞的風險控制到最低。而帆的結構本身也需要特殊的材質來進行外界干擾的遮蔽，比如，星際空間中的其他顆粒和氣體，都有可能會對它造成損壞。

單純的從上面的優缺點來看，或許很多人都會跟我一樣認為，乘著超新星的浪潮去星際看上去並不大可能實現。但是，參與研究的科學家們則表示，目前的研究結果已經證實，這種特殊的執行方式所存在的困難，都是可以透過技術克服的。比如，電動帆可以防止航天器發熱，而摺疊帆則可以讓航天器避開許多物體。

太空旅行具有哪些重要的意義？

當代人所憧憬的太空旅行，不再滿足於極高空飛行的刺激、亞軌道飛行上的失重感或區域性太空軌道飛行體驗。地球不過是太陽系中的一顆類地行星，而太陽系所在的銀河系之外，還存在著數以億計的未知天體。地外世界是否適合生命居住，以及地外文明是否比地球上的人類社會更為先進，這些都是我們想要知道的資訊，這也是系外行星探索深受關注的重要原因。

事實上，透過超新星爆發來實現人類的太空旅行夢，實質上就是將航天器定位在一顆垂死的恆星周圍，而恆星發生爆炸的時候便是航天器被加速之時。擁有特殊帆結構的航天器，就像是人類去往地外世界的信使船一般。而其它星系、乃至某個星系中的具體星球是否擁有外星文明，也會在它的見證下揭開神秘面紗。

雖然，就現階段的人類社會文明而言，要在極短的時間內實現太空旅行還有很大難度，但我們在地球上創造出現在的科學技術，也並沒有耗費太長的時間。所以，我們有理由相信，人類將會在之後的時間裡擁有更多更先進的宇宙探索技術。比如，或許我們會發現大量已經在死亡邊緣徘徊、即將發生大爆炸的超大質量恆星，而它們就是我們去往其他星球的重要工具。