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超级地球即使有外星人 要探索宇宙也是“难於上青天”
超级地球Kepler-69c艺术渲染图
(凤凰网科技)据Space报道,“超级地球”指特大号的地球,有研究显示,它们比与地球大小相当的行星更宜居。但一项新研究揭示,在这些行星上居住的外星人要像人类一样探索宇宙将面临怎样的困难。
研究显示,要实施与阿波罗登月相似的任务,由於需要大量燃料,在超级地球上需要制造质量达40万吨的火箭——与埃及的大金字塔属於一个量级。
论文作者、与德国桑内伯格天文台有合作的独立研究人员迈克尔�希普克(Michael Hippke)说,“在质量更大的行星上,航天飞行的成本将以指数方式增长。在这些行星上的文明,不会有卫星电视,不会实施登月任务,不会有哈勃太空望远镜。”
在被研究人员发现的系外行星中,有一类被称作超级地球——它们的质量可以达到地球的10倍。许多超级地球显然位於它们所处恒星系统的宜居带内,从理论上说它们的温度可以支持地表液态水的存在,因此可能存在地球上已知的生命。
早前的研究表明,不仅非与地球相似的系外行星可能提供适合生命存在的环境,而且它们的环境更适合生命的存在。研究人员发现,超级地球可能“超级宜居”。更大的质量使得它们具有更大的引力,能维持更厚的大气层,更好地保护生命不会受到宇宙射线伤害。
如果与地球相距遥远的超级地球上有生命进化,他们可能已经发展出先进的文明,具备航天飞行的能力。但希普克在这项新研究中称,这类行星超强的万有引力,也使外星人飞离行星、探索宇宙的难度大大增加。
为了了解超级地球文明发射传统火箭的难度,希普克计算出了要摆脱比地球宽70%、质量是地球10倍的超级地球引力所需要的火箭尺寸。这样的超级地球的体量与系外行星Kepler-20b——距离地球约950光年——相似。在这类行星上,逃逸速度是地球的约2.4倍。
对於生活在这类行星上的外星人,一大挑战是传统火箭需要携带的燃料重量。从这类行星上发射火箭要求大量燃料,这会使火箭重量增加,从而要求更多燃料,火箭又会更重。
希普克向Space.com表示,“其他文明——如果它们存在——可能没有我们这么幸运。”
希普克称,在超级地球上,假设像SpaceX的重型猎鹰这样先进的火箭,要把美国航空航天局未来的詹姆斯�韦伯太空望远镜发射升空,就需要5.5万吨燃料——约相当於世界上最大的战列舰的质量。
他表示,“超级地球上的文明对宇宙进行探索的可能性要小得多,在某种程度上,他们将只能待在自己的星球上,利用激光或射电望远镜进行星际通信,而非发射航天器对宇宙进行探索。”
火箭在真空中飞行的表现要远远好於大气层。希普克说,超级地球上的文明可能会想到从山顶发射火箭,但是,强大的万有引力使得超级地球上不可能出现高山。即使在地球上,与水平面相比,在海拔高的地方发射火箭的优势并非非常大。
当然,超级地球上的文明可能有传统火箭之外的其他途径把航天器发射到轨道上,例如,沿缆绳运行的太空电梯。但是,太空电梯的一个限制性因素是缆绳材料的强度。目前已知最适合的材料——碳纳米管——强度也只能与地球引力相抗衡。目前尚不清楚强度更高的材料在物理上的可行性,因此也很难预测超级地球上是否可能存在太空电梯。
希普克表示,另外一种可能性是核脉冲推进技术,这需要在航天器后边起爆一系列原子弹,推动它在太空中飞行。这种技术能比传统火箭提供更大的推力,可能是超级地球上的文明进入太空的唯一途径。
希普克指出,但是,这种核动力航天器的挑战不仅体现在技术方面,也体现在政治方面。对於核动力航天器,“一旦发射失败——机率为1%——可能对环境造成巨大灾难。我个人设想,只有在没有其他办法的情况下,一个社会才会在太空飞行中冒这样的风险”。 (编译/霜叶)
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