自首次發(fā)現(xiàn)系外行星以來,天文學(xué)家一直渴望在宇宙中找到類似地球的行星,這些星球通常被稱為第二地球或超級地球。目前,每天都有新的系外行星被探測到,隨之而來的是第二地球和超級地球的數(shù)量急劇增加。盡管有些第二地球?qū)δ壳暗娜祟悂碚f似乎還沒有太多實(shí)際意義,但天文學(xué)家們依然熱切地尋找著它們,因?yàn)榕c地球相似的環(huán)境可能意味著可能誕生出地球般的生命,甚至可能是高級文明,至少可以孕育出碳基生命。
一、兩顆類似地球的行星
類似太陽系內(nèi)的探索和開發(fā),從月球和火星等距離較近的天體開始,然后逐步向外擴(kuò)展,對于超級地球和第二地球的探索和開發(fā)也將采用相似的方式。目前,距離地球最近的第二地球位于16光年之外,這在宇宙尺度上已經(jīng)被認(rèn)為是相當(dāng)近了,而且并不是一顆,而是兩顆類似地球的行星。
這兩顆外星球位于紅矮星GJ 1002的軌道上。由于紅矮星的質(zhì)量較太陽小,溫度較低,其宜居帶也位于較近的位置,這兩顆類地行星剛好位于GJ 1002的宜居帶內(nèi),實(shí)屬幸運(yùn)。
按照以往的系外行星命名規(guī)則,這兩顆系外行星分別被稱為GJ 1002b和GJ 1002c。前者距離母恒星最近,只需10天就能完成一次公轉(zhuǎn),后者需要21天才能完成一次公轉(zhuǎn),因此這兩顆星球的一年分別只有10個地球日和21個地球日。
通過對這兩顆行星的光譜分析,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們都擁有大氣層。在離母恒星如此之近的情況下仍能保留大氣層,實(shí)屬不易。然而,這兩顆行星上可能沒有液態(tài)水的地表,盡管極地區(qū)域和地下可能存在水資源,但目前還無法確定。
二、人類到達(dá)第二地球的限制因素
對于很多人來說,現(xiàn)在的人類文明看來無論是距離10光年還是1萬光年都無法到達(dá),都屬于不可觸及的地方。然而,我們需要以更廣闊的發(fā)展視野來看待問題。人類到達(dá)這些星球的唯一限制因素是宇航推進(jìn)技術(shù)。
目前,傳統(tǒng)的化學(xué)火箭依賴于動量守恒定律和反作用力。飛船攜帶的燃料通常占據(jù)了飛船總質(zhì)量的很大一部分,而其中又有相當(dāng)一部分用于推進(jìn)燃料本身的質(zhì)量。因此,火箭的有效載荷相對于總質(zhì)量來說非常有限。
三、如果我們改變推進(jìn)方式
目前,等離子電推技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。其中唯一的問題在于電力供應(yīng)不足。如果未來人類能夠掌握可控核聚變技術(shù),電力將變得幾乎無限。在這種情況下,使用不需要攜帶推進(jìn)工質(zhì)的等離子電推技術(shù)將成為可能。這將大幅提升宇宙飛行速度,甚至能夠達(dá)到光速的1%甚至10%到20%。
以光速的1%為例,每秒飛行3000公里;以10%為例,每秒飛行3萬公里;以20%為例,每秒飛行6萬公里。雖然即使是達(dá)到光速的10%,也需要160年才能到達(dá)這兩顆新發(fā)現(xiàn)的系外行星,但對于人類來說,這并不是無法逾越的存在了。此外,考慮到人體冬眠技術(shù)在未來可能變得更加成熟,那么在160年的航行時間中,大部分時間人們都可以進(jìn)入冬眠狀態(tài)。
如果能夠達(dá)到20%的光速,160年的航行時間將縮短至80年,幾乎已經(jīng)接近了目前人類的平均壽命水平,這具有更大的實(shí)際意義。