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移动世界。
恒星引擎

主演:朱丽叶·莫特。

《宇航学报》第165卷,Matthew E. Caplan,恒星引擎:最大化加速的设计考虑,第16页,版权2020,由爱思唯尔授权。插图由米歇尔布尔曼。

“地球飞船”有了新的含义。伊利诺斯州立大学的一位天体物理学家提出了一种“恒星引擎”,它可以利用太阳的能量将我们的太阳系拖到银河系的其他地方。

…说什么? !

马特·卡普兰受YouTube教育频道的委托Kurzgesagt设计一种可以推动地球的引擎。在人类毁灭之前,驾驶员将引导我们的星球远离超新星(一种爆炸的恒星),或者朝向一个可居住的行星。事实证明,移动地球最好的方法就是移动太阳。

一位名叫Lenoid Shkadov的科学家是第一个提出移动类似太阳的恒星想法的人之一。他建议建造一面巨大的镜子,将太阳辐射反射回太阳,像火箭燃料推动宇宙飞船一样推动太阳辐射。太阳引力(将镜子拉入)和辐射(将镜子推开)之间有一个精确的平衡,可以防止镜子与太阳发生碰撞。

这就是著名的什卡多夫推进器。太阳系因引力而与太阳结合在一起。如果太阳移动了,所有的行星,包括地球,都会搭便车。

但卡普兰认为,什卡多夫推进器的速度不够快,无法逃离附近的超新星。因此,他设计了一种发动机,利用太阳作为电厂,为热核反应堆提供燃料。

太阳系因引力而与太阳结合在一起。如果太阳移动了,所有的行星,包括地球,都会搭便车。

利用太阳能的想法并不新鲜。我们利用光电来利用光能,利用太阳能来驱动热机。但是,如果说大规模收集太阳能量看起来像是科幻小说的作品,那么,事实就是如此。在1937年一本名为《造星者》的小说中,奥拉夫·斯台普顿首先设想在太阳系周围设置光阱,“将逃逸的太阳能集中起来用于智能利用”。二十年后,弗里曼·戴森将这一想法用一个科学论文这表明一个巨大的太阳能集热器网络,其宽度是太阳到地球距离的两倍。理论上能够捕获恒星能量的巨型结构被称为戴森球体。

卡普兰的推进器

卡普兰的想法建立在之前这些能源利用建筑的疯狂想法之上。他的引擎,叫做Caplan推进器它本质上是一个巨大的喷气式发动机,靠在太阳旁边,推动太阳前进,就像拖船推动驳船一样。基本来说,它依靠太阳的太阳风。但这并不能提供足够的燃料。卡普兰增加了一个戴森球体,从太阳风中收集更多的物质(氢和氦),并将其转向发动机,为核聚变提供动力。

喷气发动机喷出的废气远离太阳,推动发动机朝着太阳前进。为了防止引擎撞向太阳,它会向前喷射一股相反的气流,推动太阳前进。需要数十亿吨太阳物质来为引擎提供燃料,尽管那只是太阳表面的一滴水。

恒星引擎

Caplan研究论文中的主动推进器示意图,恒星引擎:最大化加速的设计考虑。插图由米歇尔布尔曼。

“使用Dyson sphere和stellar引擎,这都是非常传统的物理。我们确信这个物理原理是正确的。因为这基本上是牛顿的理论。艾萨克·牛顿可能会理解这篇论文,”宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家贾森·赖特说。

喷气发动机在太阳上运行,它仍然需要一百万年才能远离超新星。但考虑到星系的大小,我们可能有足够的预警。

在其他星球

避免碰撞并不是建造恒星引擎的唯一原因。在我们的太阳消亡之前,地球人可以把我们的星球带到另一个太阳系去殖民。引导地球与银河系的交通流对抗,这将为其他行星的定居提供更多的机会。

原因如下:我们星系中的恒星,包括我们的太阳,都绕着银河系的中心以相同的方向运行。他们就像一群在城市街区周围游行示威的人。但如果一个人停下来或朝另一个方向走,当人群经过他们时,他们会遇到更多的人。对于星星来说也是如此。在银河系中逆行会给地球人更多的机会去接触其他太阳系并开拓新的世界。

“我们不必为少数精英打造救生艇。我们可以利用整个太阳系,”地理学家和宏观工程师理查德·卡斯卡特(Richard Cathcart)说介绍了恒星引擎的概念他的搭档是布加勒斯特理工大学的机械工程师维罗尔·贝德斯库。

卡斯卡特说,建造这样的引擎需要人们提前做充分的考虑,因为建造并移动太阳系需要2000到2500万年。但我们有足够的时间——我们的太阳可能在数十亿年后才会消亡。

寻找一个先进的文明

探测其他行星上生命的一种方法是通过寻找极端技术的迹象,比如不太可能的恒星运动。它可能是一个先进的文明把太阳推来推去就像拖船推驳船一样。

“如果这些东西真的是可能的,其他文明可能已经建造了它们。这将给我们提供一个观测动机去寻找戴森天体和那种能告诉我们在银河系中还有其他技术非常先进的文明的信号,”卡普兰说。“目前一个真正悬而未决的大问题是,‘我们是孤独的吗?’”

这个星系有数十亿年的历史。但我们的技术只发展了很短的一段时间:数万年。如果其他太阳系也存在生命,那么它们的技术可能比地球上的人类先进得多。由于他们领先我们一百万年,也许他们的智力已经进化到足以创造出像恒星引擎那样复杂的东西。

当“地外文明搜寻计划”(SETI)在宇宙中寻找生命时,他们寻找的是支持生物(水、大气条件、微生物)的东西,以及高级智能生物的技术特征。科技可能是生命最明显的标志。所以,一颗恒星向后移动可能会让人侧目。也许是因为先进的文明,它正在向那个方向移动。

“我们预计,任何技术都比我们的技术古老得多。当你老了,你有很多时间做事情。你有1000万年的时间来加速你的恒星,还有100万年的时间来建造一个引擎,”赖特说。

如果地外文明比我们先进得多——先进到可以移动恒星——为什么他们没有建造一个时间机器来警告我们未来的灾难呢?

“不像戴森球体,我们没有充分的理由认为时间旅行是可能的,”赖特说。赖特说:“当你谈论时间旅行时,你所假设的是我们所知道的物理定律是错误的,还有一个更好的物理我们还没有发现。”

“我们确信这种物理原理是正确的。因为这基本上是牛顿的理论。艾萨克·牛顿会理解这篇论文的。”

杰森·赖特是宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家。

虽然银河系中大多数恒星都朝同一方向移动,但也有少数例外,比如光环恒星,它们从黑洞中心被甩出后,以疯狂的速度移动。但光环恒星非常罕见。因此,卡普兰希望与观测天文学家合作,观察逆向轨道运行的恒星和具有非常丰富金属光谱的恒星——这些都是寻找这些机器的好人选。“我不能说我对我们会有什么发现感到乐观,但我认为这是科学的意义所在。你总是要检查,”他说。

人类真的有可能移动太阳吗?

建造一个恒星引擎并推动地球运转需要千古的先见之明。但是地球上的人类仍在争论为下一代做计划的最佳方式。即便如此,它也不能完全被忽视。

“如果你跟人们对舰队的2000或4000年前地球同步轨道卫星(或改变地球大气层所以深刻整个气候变化——如果你谈论完全将河流干涸湖泊,耗尽石油——这就是许多大量的工程。但这只花了我们几百年,或者用卫星,花了几十年。给我们10亿年的时间,也许这并没有那么疯狂,”赖特说。

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