未来星际旅行的十条“途径”

1961年，尤里・加加林成为第一个进入外层空间的人类。8年后，尼尔・阿姆斯特朗和巴茨・奥尔德林成功地着陆到了月球的表面――这是人类目前所到过的最远距离。

关于未来的“星际旅行”，除了预算问题和政治意愿之外，最大的障碍是我们目前的空间飞机技术无法胜任长距离的深空飞行。虽然我们已经可以把机器人探测器送往外太阳系，但是整个行程要花上好几年的时间。至于造访其他恒星，更是不可能的任务。“阿波罗”10号是迄今速度最快的载人空间飞行器，最高速度已达到每小时39，896千米。即使以这个速度飞行，那么到达距离我们最近的4.2光年远的比邻星也要花上12万年。

因此，如果我们真的想体验星际旅行，那就需要新的技术。下面你将看到10种最有趣的理论上的新技术。这些技术的可行性大相径庭。其中一些，如果我们真想的话，兴许若干年后就能实现，而另一些也许仅仅只是在理论上可行。

离子推进

传统的火箭通过向后喷射气体来向前推进。离子推进器使用相同的原理，但与喷射高温气体不同，它们喷出的是带电粒子(离子)。由此产生的推力非常微小，但关键的一点是，对于产生相同的推力而言离子推进器所需的燃料要比传统火箭少。如果它们能长期稳定地工作，最终也能把飞行器加速到极高的速度。

一些探测器已经采用了离子推进器，例如日本的“隼鸟”探测器和欧洲空间局的SMART-1月球探测器，并且这一技术也正在不断地完善。其别有希望的是可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)。它和通常采用强电场加速离子的离子推进器不同，VASIMR使用无线电频率发生器(并非类似无线电广播的发射器)来把离子加热到100万℃，为离子注入额外的能量，进而大幅度增加推力。

初步的测试结果非常吸引人。如果一切顺利，VASIMRMR可以在39天内把人送往火星。

前景：可能在未来几年内实现。

核脉冲推进

下面这个方案看起来就有点匪夷所思了：定期在飞船后方引爆核弹来作为驱动。

美国国防部高等研究计划局(DARPA)曾经在代号为“猎户计划”的项目中认真地研究核脉冲推进，其目的是设计出一种可行的行星际旅行方案。即便以现在的标准来看，DARPA的设计也非常“庞大”，它需要建造一个巨大的激波吸收器，外加一个用于保护乘客的辐射防护罩。但颇有争议的是如果它在大气层中发射失败的话，后果将不堪设想。

但是猎户计划的设计是现有技术可以达成的，一些科学家仍然在继续提出新的核脉冲推进方案。理论上，一艘由核弹驱动的飞船可以达到光速的十分之一，这使得抵达距离我们最近的恒星只需要40年。

前景：完全可能，但需降低风险。

核聚变火箭

早在20世纪70年代，英国行星际学会就详细地研究了核聚变火箭，它们可以在50年内――对于人类而言这一时间跨度尚可承受――把人类送往另一颗恒星。通过原子之间的聚合，核聚变可以释放出巨大的能量。绝大部分的聚变反应都采用被称为“托卡马克”的装置把自身束缚在磁场中。

不幸的是，托卡马克装置都极为笨重，因此核聚变火箭都专注于另一种触发核聚变的方法，被称为“惯性约束聚变”。在惯性约束聚变中，高功率能量束(通常为激光)取代了托卡马克中的磁场。通过剧烈引爆一小块燃料弹丸导致外层爆炸，进而推动内层物质触发核聚变。随后磁场会被用来引导所产生的高温等离子体从飞船尾部排出。

美中不足的是，尽管已经攻关了几十年，但是至今还没有一个可以工作的核聚变反应器。

前景：可能，但至少还要几十年。

星际冲压发动机

所有的火箭，包括核聚变火箭，都有相同的根本问题：为了获得更高的加速度，就必须携带更多的燃料，这就使得飞船变得越来越重，最终又减缓了加速。因此，如果你真想进行星际旅行，就应该避免携带任何燃料。

1960年物理学家罗伯特・巴萨德提出的星际冲压发动机就能干净地解决这个问题。它是一个如上文所述的核聚变火箭，但它并不携带核燃料，而是通过电离周围宇宙空间中的氢，并且使用“电磁网”将它们吸入飞船作为燃料。

星际冲压发动机的问题并不是前面提到的没有可运转的核聚变反应器，而是其所需电磁网的大小。由于星际空间中氢的数量非常少，于是这张电磁网必须要有数百甚至上千千米宽。一种办法是从地球向星际冲压发动机将要经过的路线发射其所需的燃料，由此飞船就可以不必使用巨大的电磁网。但这就意味着飞船必须按照预先设定的路线飞行，同时这也使得往返其他恒星的旅行变得极为困难。

前景：巨大的技术挑战。

太阳帆

这是解决燃料携带问题并且达到超高速的另一技术，但代价是时间。

如同借助大气层中风能的风帆，太阳帆汲取的是太阳光中的能量。太阳帆已经在地球上的真空室中成功地进行了测试，但轨道测试却屡遭不幸：2005年，“宇宙”1号发射失败：另一个“纳米帆-D”也因火箭发射失败而告终。

虽然存在这些问题，但太阳帆仍是非常有前景的技术―一至少在太阳系内如此，因为其中阳光的光压最大。但是由于重量问题，对于载人星际旅行来说太阳帆暂时还不能达到预期效果。

前景：完全可能，但有局限。

磁帆

作为太阳帆的一个“变种”，磁帆由太阳风推动，太阳风是自身具有磁场的一股带电粒子流。其原理是，在飞船周围包裹上一层和太阳风极性相反的磁场，通过磁场间的排斥作用飞出太阳系。磁帆或者类似的技术还可以利用行星的磁场来改变自身的轨道，甚至飞跃行星际空间。

然而，就自身而言，太阳帆和磁帆都不适合星际旅行。当它们逐渐远离太阳的时候，阳光和太阳风的强度就会迅速下降，导致它们无法达到飞往其他恒星所需的速度。

前景：仅适用太阳系旅行。

能量束推进

如果太阳无法提供足够的能量来推动星际飞船达到高速，那么也许我们可以通过向飞船发射能量束来做到这一点。这一技术就是激光烧蚀，即通过从地面上发射出的强激光来使得飞船上的一块金属板逐渐蒸发产生推力。

物理学家和科幻小说家格雷戈里・本福德就曾提出为飞船装配涂有特质涂料的太阳帆，从地球上发出的微波可以灼烧这些涂料产生推力，从而加快行星际旅行的速度。还有一种办法是使用磁化等离子束推进，它可以加速磁帆。

能量束推进也面临着严重的挑战。能量束必须在远距离上精确地瞄准目标，飞船必须要能极为高效的利用输入的能量；产生能量束的装置必须非常强大――在某些情况下其所需的能量甚至超过了目前人类的总能量输出。

前景：极具挑战。

曲速引擎

1994年由物理学家米盖尔・阿尔库比雷首次提出，类似于电影《星际迷航》中的弯曲引擎。

这一引擎将使用尚未被发现的、具有负质量和呈负压的“特异物质”――可以扭曲时空，造成飞船前方的空间收缩、后方的膨胀，被包裹在这一“弯曲泡”中的飞船就能在不破坏相对论的情况下超光速飞行。

不幸的是，曲速引擎存在一系列的问题。首先，维持这一弯曲所需的能量就超过了宇宙的总能量。其次，它会产生大量威胁宇航员生命的辐射。另外，也没有证据表明存在这样一种特殊的物质。更为关键的是，2002年发表的计算证明，对船而言无法往“弯曲泡”的前方发送信号，这就意味着宇航员将无法操控飞船。

前景：仅仅是理论。

虫洞

自从爱因斯坦的广义相对论被广为接受以来，虫洞已经从理论上被证明是可以存在的，它是联接时空的隧道状捷径。问题是它在现实中存在吗?如果存在，我们能从中穿过吗?很不幸，两者的回答都是“不”。

如果虫洞要想存在，就必须要由上文中阿尔库比雷所提出的特异物质来稳定，而目前还没有发现这样的物质。另外，虽然可以用特殊的负能量场来维持虫洞处于张开的状态，但进入虫洞的任何物质或者能量都会立即使得它关闭。

不过，20世纪90年代物理学家谢尔盖・柯兰斯尼可夫提出了一种可用于旅行的不同虫洞。由于自身可以制造出特异物质，因此这一类型的虫洞可以自我维持。

但是反对者则认为，如果虫洞可以用于穿越空间，那它也就能成为某种时间机器，这将破坏因果规律。

前景：几乎不可能。

超太空折叠

如果宇宙在我们所处的三维空间之外还存在更多的空间维度，那就有可能驾驶飞船穿越它们。不过这一想法源自一位晦涩的物理学家，他的想法还没有被绝大多数的物理学家所接受。

前景：有待进一步论证。