怎样飞越太阳系？

１９８２年，美国导演斯皮尔伯格执导的《ＥＴ》（《外星人》）创造了这样的外星人形象，外星人（如果有的话）真是这样的吗？

２０００年３月２９日，人类在寻找太阳系外行星方面取得重大进展。美国加利福尼亚大学的科学家宣布，他们发现了两颗迄今为止围绕着其他恒星运行的最小行星。这两颗太阳系外的行星质量与土星相近。这标志着科学家在寻找地球大小的太阳系外的行星的过程中迈出了重要的一步，因为迄今为止观测行星的技术只能发现比木星大的太阳系外行星，而要寻找外星生命，只能到地球大小的行星上去找。想要飞向太阳系外的恒星，解决动力问题则是关键。
　　
　　恒星周围存在行星是一个普遍现象。在太阳系附近的恒星周围肯定存在着行星系统，了解那里的行星无疑是一件激动人心的事。可现有的天文手段在这方面显得过于苍白无力。它既不能告诉我们这些行星的大气组成，也无法揭示其地质构造，甚至天文学家连它们的几何尺寸也无从知晓。
　　
　　这一切都是地球与目标行星之间的距离所致————动辄几十万天文单位的旅程会令最狂热的宇航迷变得垂头丧气，用化学火箭推进的探测器要用成千上万年才能飞到那里。
　　
　　如何在一个科学家的有生之年完成太阳系外的探险呢？这时飞船应该达到每秒几百公里的速度，而目前最快的飞船只能达到这速度的十分之一。现行的飞船之所以行动迟缓，根本原因在于它们仅靠化学火箭在其飞行的头几分钟里加速，冲出大气层后的航程完全倚赖惯性滑行，充其量在路过大行星时靠其引力加速。因此要想飞向太阳系外的恒星，解决动力问题是关键。
　　
　　目前“旅行者”号和“先驱者”号探测器已经飞越了冥王星轨道，成为离地球最远的探测器。为了达到这一目标，科学家花费了十几年的时间，其间还不断利用大行星的引力加速（称为“引力跳板”技术）。而且从一开始，它们就是用最强大的化学火箭（“土星”号）发射的。
　　
　　下面的方法是科学家想到的飞越太阳系到达其他恒星的方法。其中有一些现在就可以实现，而另一些也许永远只能停留在设想阶段。
　　
　　核动力火箭
　　
　　２０世纪５０年代，随着和平利用原子能的呼声日益高涨，原子火箭发动机应运而生。法国人设计了以水为工作物质的原子能火箭，它靠核反应堆产生的热量将水汽化，高速喷射出的水蒸汽能使星际飞船逐渐加速。火箭要喷出５０００吨的水才能在５０年内把飞船送往最近的恒星———比邻星（距地球４·２２光年）。
　　
　　一般化学火箭的结构质量占总质量的６％—１０％，有效载荷仅占１％；而原子能火箭的结构质量占总质量的１２％—１５％，但有效载荷可占总质量的５％—８％。以氘为燃料的核聚变火箭，排气速度可达１５０００公里／秒，足以在几十年内把宇宙飞船送到别的恒星。
　　
　　聚变比裂变放出更大的能量。在一个核聚变推进系统中理论上每千克燃料能够产生１００万亿焦耳能量———比普通化学火箭的能量密度高一千万倍。核聚变反应将产生大量高能粒子。用电磁场约束这些粒子，使之向指定方向喷射，飞船就可以高速前进了。为安全起见，核飞船至少应在近地轨道组装。为利用月球上丰富的氦资源，月球也是理想的组装发射地。此外也可以在拉格朗日点（此点处的物体在绕地球运转的同时保持与月球相对距离不变）处完成组装，原材料从月球上用电磁推进系统发送。
　　
　　光帆
　　
　　中国古代的纸鸢无法和现在的超音速飞机同日而语，今人设想的喷射式推进系统也不能和未来实际的星际飞船相提并论。相对于核动力火箭来说，以下几种进入太空的方法更有可能在未来的星际飞行中使用。
　　
　　１５世纪地理大发现时期，西欧的水手们扬帆远航，驶向传说中的大陆。未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具，只不过驱动“太空帆”的不是气流而是光。早在２０世纪２０年代，物理学家就已证明电磁波对实物具有压力效应。１９８４年，科学家提出，实现长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光。这种帆被称为“光帆”。它采用圆盘状布局，直径达３· ６千米，帆面材料为纯铝，无任何支撑结构，其最大飞行速度可达到光速的十分之一。在搭载１吨的有效载荷时，飞抵半人马座的α星仅需４０年或更少的时间。以这个速度，太空船可以在两天内从太阳飞到冥王星，但要是飞越另一个太阳系并对其进行考察，这速度显然太低了。
　　
　　为了进行详细的考察，可以采用“加速———减速”的飞行方案。这时光帆直径取１００千米，使用功率为７·２×１０１２瓦的激光器向它发射激光。在减速阶段，将有一个类似减速伞的小型光帆被释放出来。它把大部分激光向飞船的前进方向反射，以达到制动的目的。
　　
　　虽然要求较高，但较其他形式的星际飞船而言，光帆是在技术上和经济上最容易实现的方案。根据估算，在使用金属铍作为帆面材料时，飞到半人马座α星的总费用为６６·３亿美元。这只相当于阿波罗计划投资的１／４。
　　
　　人工时空隧道
　　
　　不少科幻影片（如《星球大战》）中都有这样的镜头：随着船长一声令下，结构复杂的引擎开始工作，接着宇宙飞船便消失于群星中，几乎就在同时，它完好地出现在遥远的目的地……现代物理学证明，这看似荒诞的场景是可以发生的。
　　
　　现代物理学（时空场共振理论）认为，时间是能量在时空中高频振荡的结果，宇宙间各时空点的性质取决于该点电磁场的结构特性。
　　
　　该理论认为宇宙中各时空点有其确定的能量流动特性，它可以用一组谐波来描述。若用人工方法产生一定的谐波结构，使它与远距离某时空点的谐波结构特性相同，则二者就会产生共振，形成一个时空隧道，飞行器可以循着这个时空隧道在瞬间到达宇宙的另一位置。
　　
　　实施这一方案的关键是飞船必须能产生适当的能量形态，以满足选定时空点的谐波结构特性。
　　
　　通过“虫洞”的星际航行
　　
　　还有一种名为“虫洞”的奇异天体，它是连接空间两点的时空短程线。科学家认为，通过虫洞可以实现物质的瞬间转移。用这种方法进行的星际航行可以完全不考虑相对论效应。遗憾的是这种理论上应该存在的“空间桥梁”至今还没有发现。
　　
　　无疑，无论哪种方法离现实都有一定的距离，但它们在技术上并不是不可行的。无论困难多大，人类探索未知领域的天性不会改变。可以设想，人类最终迈出太阳系摇篮，飞向星际的日子不会太远了