第195章 外星殖民（二）

你可能听说过，即便在太空中撞上一颗小小的沙粒，也会让飞船粉身碎骨。但实际上，这种说法几乎完全是夸张的。一方面，沙粒的大小和质量差异很大，相差可达约 1 万倍。一般来说，对於飞船前端每平方米的面积，在两颗恆星之间的飞行过程中，预计只会撞上一颗沙粒。太空確实非常空旷，有些区域甚至比其他区域更加空旷。星际尘埃和气体密度的变化，与沙粒大小的差异类似。这种夸张说法部分是因为速度问题，但更多是因为忽略了大多数沙粒都非常微小，而且太空中的大多数区域，尘埃密度都很低。

以一颗质量为 1 微克的微小沙粒为例，当它以 300 千米 / 秒（即 0.1% 光速）的速度飞行时，碰撞產生的能量为 45 焦耳，略低於一个普通网球飞行时所携带的能量。

这些沙粒撞击的区域面积只有 1 平方微米，因此该区域会受到一定程度的损坏。需要注意的是，1 微克质量的颗粒已经属於星际尘埃中质量较小的范畴。我们可以通过加固飞船前端的设计，来应对这种程度的损坏，尤其是考虑到这种碰撞並非持续发生。飞船前端的防护板可能会受到撞击而出现损伤，但在飞行过程中，我们可以对其进行拆除、修復和更换。

相反，如果一颗质量为 10 毫克的较大沙粒以 86% 光速（即 260000 千米 / 秒）的速度飞行，它所蕴含的潜在能量则高达 9000 亿焦耳，是上述微小沙粒碰撞能量的 200 亿倍，相当於约 215 吨 tnt 炸药的爆炸威力。不用说，这样的碰撞对飞船来说將是毁灭性的。而且，在星际飞行过程中，一艘尺寸相当的飞船前端很可能会遭遇这样的碰撞。儘管太空很空旷，但还没有空旷到完全不会发生这种情况的程度。

值得一提的是，以 86% 光速飞行时，由於相对论时间膨胀效应，从飞船乘员的视角来看，飞行时间会缩短一半。常规速度下需要 1000 年才能完成的 1 光年距离的飞行，以 86% 光速飞行的飞船只需大约 1 年就能完成，而由於时间膨胀效应，乘员感受到的时间仅为大约 7 个月。显然，这种高速飞行方式更为理想，但它至少需要消耗数百万倍的能量，而且在飞行过程中还会遭遇相当於大型炸弹（有些甚至相当於核武器）的物体撞击，无论是从经济成本还是工程技术角度来看，都是一个风险极高的过程。

此外，当遇到像网球大小的太空岩石这类较大物体时，飞船的探测和反应时间也会大幅缩短。即便要探测到以 300 千米 / 秒速度飞行的网球大小的岩石並做出反应，难度也相当大。要知道，300 千米 / 秒的速度大约是普通飞机飞行速度的 1000 倍。因此，要想有 10 秒的时间来探测並应对这样一块岩石，就需要在 3000 千米（约 2000 英里）之外发现它。要知道，这个距离相当於美国西海岸城市洛杉磯和旧金山之间的距离，对於我们这些生活在五大湖地区的人来说，这个距离非常遥远。而且，我们需要在这么远的距离上探测到一个网球大小的物体。

再举个例子，以 1% 光速的速度撞上一块网球大小的岩石，產生的能量仍会高达数万亿焦耳（具体数值取决於岩石的构成以及碰撞方式），比刚才提到的高速飞行的微小沙粒碰撞產生的能量还要大一些，但对於一艘拥有坚固前端防护的大型飞船来说，或许仍有机会承受住这样的撞击。

因此，当飞船速度超过 1% 光速时，在太空中飞行的风险就会变得相当高。不过，对於不喜欢计算相对论效应的人来说，有一个好消息：在 1% 光速这个速度级別，相对论效应的影响相对较小。虽然在工程层面我们无法完全忽略它 —— 以 1% 光速飞行时，飞船上的时钟每天会慢 4 秒，这一点需要在计算飞船位置等方面加以考虑 —— 但在计算如此漫长的飞行时间时，我们可以忽略相对论效应的影响。而在 0.1% 光速的速度下，相对论效应的影响更小，时钟每天仅慢 43 毫秒，每年慢 16 秒。

当然，这也意味著，对於飞船上的乘员来说，相对论效应带来的飞行时间缩短几乎可以忽略不计 —— 因为即使要通过相对论效应节省一天的时间，也需要飞行数千年。这就引出了我们的第一个核心观点：在这样的速度水平下，时间是决策过程中最重要的因素。

我之前经常提到，我们可能不会频繁前往橙矮星和红矮星所在的恆星系统，而是会寻找更为罕见的、与我们太阳类似的黄矮星系统，或者直接绕过那些没有类地行星的恆星系统。如果前往最近的黄矮星所需的时间是前往红矮星或橙矮星的两三倍，那么这种倾向会更加明显。需要提醒大家的是，这些恆星本质上都是 “白色” 恆星，我们所说的红色、橙色、黄色、蓝色或白色分类，仅仅是基於它们的辐射峰值波长来划分的。即便是相对较冷的红矮星，其发出的光与传统白炽灯的光顏色相似。在白炽灯的照射下，我们確实能注意到光线顏色的冷暖变化，尤其是蓝色调的变化，但这种变化还不足以对生活在红矮星系统下的殖民者的生活质量造成重大影响，特別是考虑到他们可以在家庭或商店中使用日光灯。

假设我们要前往附近的红矮星系统，比如比邻星或巴纳德星，即便以 1% 光速的速度飞行；而如果要前往除半人马座阿尔法星和我们的太阳之外最近的黄矮星 —— 天苑四，以 1% 光速飞行需要多费 600 多年的时间，若以 0.1% 光速飞行，则需要多费 6000 多年。600 年是一段极其漫长的时间，甚至比工业时代最乐观的持续时间估计还要长；而 6000 年前，人类还没有文字记载的歷史，那个时代的情况只能通过纯粹的考古研究来了解。

当然，仅仅是思考这样漫长的旅行时间，就会让人不禁疑问：谁会愿意主动参与这样的任务呢？即便我们採用冷冻人体等休眠技术（目前我们还无法確定这种技术能否成功研发），这类技术的研发通常还需要与极端寿命延长技术相关的配套技术作为支撑。而寿命的大幅延长也会改变太空殖民的格局。

在我看来，这一问题並不会阻碍太空殖民的进程。虽然愿意参与如此漫长旅行的人会减少，但由於整个殖民进程的节奏变慢，我们也有了更多的时间来招募参与者。举个例子，假设在公元 2200 年启动一项前往天苑四的殖民任务，计划以每世纪 1 光年的速度缓慢飞行，全程需要 1200 年。该任务可能会选择將殖民者冷冻起来。而为了完成飞船的最终融资和建造工作，可能需要几十年的时间。因此，志愿者和早期投资者可能会选择將自己冷冻起来，等到飞船准备好出发时再被唤醒並登上飞船。