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  据国外媒体报道,在未来数十年,将会有越来越多的关于发射新型高科技机器人探测器前往地球附近星球探索的消息,而对于距离地球仅仅数光年内的行星将会被陆续发现,这些目标都将成为人类未来宇航探索的动力,我们的目标中也包括了观察达尔文的进化论是否在其他星球上也发挥相对应的作用。巨大的空间望远镜或许不能直接观察到外星生命的存在,我们希望能在显微镜下观察到外星生命的踪迹。

反物质发动机将成为未来的终极动力

木星磁场中或存在可利用的反质子

  要发现正处于低级状态的的外星生命,首先应该要抵达另一个行星系统,但如何才能实现这个愿望呢?科学家们与科幻小说家长期青眯于正反物质湮灭的动力系统。在著名的《星际迷航》系列电影中,反物质燃料发动机作为“企业”号宇宙飞船的动力系统,可实现曲速飞行,超光速抵达宇宙中任何一个地方。反物质在粒子物理学中如同正物质的“镜像”,由反粒子所构成,在宇宙创世大爆炸之后是非常丰富的,但当反物质与正物质相互接触时,就会发生湮灭,并释放出大量的伽马射线。

  对于现在的的宇宙而言,我们是非常幸运的,早期宇宙中虽然存在大量的反物质,但是正物质的含量却比反物质稍稍多了一点,正因为此在后来的宇宙演化中逐渐形成了现在我们所看到的恒星、行星,也包括我们自己,都属于普通物质。科学家将早期宇宙中正物质含量高于反物质解释为CP破坏,该定理预测了在宇宙大爆炸正粒子与反粒子之间的对称关系。根据这个理论,如果有一个由反物质构成的星系,那么你最好远离它们,而最新的一篇关于反物质研究的文章,作者詹妮弗·温莎(Jennifer Ouellette)指出:我们可以将反物质作为一种新型燃料之源。

  在2009年的一部名为《天使与魔鬼》电影中,科学家从大型强子对撞机中提取出反物质,用于制造恐怖的反物质炸弹。然而,在现实世界中,仅通过目前的粒子物理加速器技术需要花费1000年才能产出一微克的反物质。值得一提的是,加速器的质子束每十年可提高四个数量级。巧合的是,曾经服役于美国国家航空航天局的航天飞机机队在过去的数十年间使用的液态氢量也呈现出类似的增长趋势。

  一些粒子物理学家认为在21世纪中叶,微克级的反氢产量可能出现指数式增长。由于反物质燃料动力系统工作原理需要将反物质与正物质相互湮灭而释放能量,因此在进行恒星际宇宙航行时需要携带更多的反物质,如果是对另一个行星系统进行考察并登陆,那么还需要携带足够的反物质燃料用于减速。根据粒子物理学家们计算,如果一艘恒星际宇宙飞船质量为100吨,设计速度为光速的40%,那么其需要携带的反物质质量相当于八十艘超级油轮的装载量。

  但是如果将最大速度降低为25%的光速,需要携带的反物质燃料质量就会大大降低。使用反物质燃料推进的恒星际宇宙飞船需要进一步降低反物质的携带量,否则根据计算得出的携带大量反物质的宇宙飞船只能是科幻小说中的一个情节。在2011年,欧洲核子研究中心的反氢激光物理实验仪在四分之一小时多的时间内成功困住了309个反氢原子。

  此外,国际合作研制的PAMELA宇宙射线探测卫星在地球磁场中发现了反质子的存在,而最近安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪也能够探测并标示出地球轨道上的反粒子。最近的研究发现,巨大的行星如木星磁场中应该存在着比地球更多的反质子。因此,科学家希望从宇宙空间中寻找新的反物质来源,而不是从低效率的加速器上获得。打造前所未有的反物质燃料发动机听起来似乎异想天开,但在1932年,爱因斯坦曾认为没有迹象表明核能将被利用。看似不可能的反物质燃料发动机可能在一个世纪内成为终极动力。

  文/腾讯科技