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水熊虫成为首个实现星际旅行的地球生物?利用激光,「载虫飞船」将达到光速30%

发布人:大数据文摘时间:2022-01-13来源:工程师

大数据文摘出品

《三体》中人类走向宇宙深处的尝试正在慢慢实现。

在三体中,人类社会极端理智的代表人物维德为了将云天明安插到三体内部,从而提出了阶梯计划,用不断地核爆将飞船加速到光速的百分之一。

不过由于可以满足的载荷太小,最终维德做出了一个疯狂的决定,只送出云天明的大脑。

现实中,我们不知道遥远的太空深处有没有三体人,送一个人类大脑也不现实,但是将地球上一个活物送到太阳系之外的星系,依旧是很多科学家的设想。

加州大学圣芭芭拉分校物理系教授、星光计划(Starlight)首席研究员Philip Lubin在内的一个研究小组已经联手提出了一条测试相对论效应飞行的道路。

这其中就要找到一个生命力顽强的生物来完成这样的实验,这时候研究人员把目光投向了一种号称地球上生命力最顽强的生物——水熊虫(water bear)。

水熊虫是缓步动物的俗称,缓步动物对于环境的忍耐力几乎和微生物一样强,当你将其置于极端环境时,它们会蜷缩成一个叫做「tun」的球进入休眠状态,这个过程被称为「隐生」(Cryptobiosis)。

水熊虫具有全部四种隐生性,即低湿隐生、低温隐生、变渗隐生及缺氧隐生,能够在恶劣环境下停止所有新陈代谢,也因此被认为是生命力最强的动物。

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这篇研究被发表在《宇航学报》(Acta Astronautica)上。

论文地址:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576521005518

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通过激光将光帆航天器加速到光速的20%到30%

“水熊虫”和一些其他生命力极其顽强的无脊椎动物,比如秀丽隐杆线虫,被放在人手大小的晶片级平台上,然后跟随航天器一起飞行。

航天器的加速方式也和现在传统的化学燃料不同。

目前利用化学燃料推进手段****的航天器要飞到180亿公里外的太阳系末端需要数十年时间,更别说飞到更远的地方了。

为了达到光速的20%至30%,研究人员提出了一种利用激光(“定向能”或DE阵列)推进太空飞行的新方法,这种方法利用光子推动安装在航天器上的光帆,可以持续对航天器进行加速。

根据这篇论文,激光阵列的能量会消耗整个美国能源网的1/10,但是这种能量****过程中只需要几分钟。

Lubin在一次新闻发布会上说: “以前从未做过这样的事情,以接近光速的速度推动宏观物体。”

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水熊虫为何可堪重任?

为什么一定要将活物放到航天器上送往外太空?

研究人员表示,这种对生物体进行的远程实验,包括研究缓足生物和其他地球生物如何在遥远太空领域的恶劣条件下生存,目的就是为了通过这些发现来评估恒星际旅行对人类的潜在影响。

那为什么会选择水熊虫这样的生物呢?

原因就是水熊虫的生命力太顽强了。在地球上,水熊虫主要生活在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中,少数种类生活在海水的潮间带。

水熊有900余种,其中许多种是世界性分布的,遍布北极、热带、深海、温泉。在喜马拉雅山脉(6000 m以上)或深海(4000 m以下)都可以找到它们的踪影。此外人类还首次发现水熊可在真空中生存。

它体形细小,体长0.05-1.4毫米,通体透明,足迹几乎遍布全球。一旦生存环境恶化,身体便缩成圆桶状自动脱水(隐生状态),蛰伏忍耐。

德国佛莱堡大学的拉姆曾把水熊虫分别放在150℃和零下200℃(接近绝对温度)的环境中,再置于常温下,给予水分,它竟奇迹般地复活。5700戈瑞强度的放射线,原子弹的辐射杀不死它;600兆帕的压力,最深的马里亚纳海沟水压的6倍也压不扁它。

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这样的生物,可能的确是星际旅行先行者的可靠选手。

此外,研究人员还考虑了将其他星系的生命带回地球的风险,这种风险被称为“向后污染”。

因此,Lubin和Rothman提议任何装有缓步动物的单向太空飞行器,都要完全远程进行所有研究,以确保没有外星微生物返回地球。

未来如何?

道德方面的考虑都是构想地外生命的过程的一部分,超出了我们目前想象的旅行方式。这些考虑是Lubin和Rothman渴望考虑的许多因素之一。

事实上,虽然计划是从小型开始,但是作者在论文中指出,未来激光推进系统可以用在大型飞船上,而且阵列可以建立在太空中的物体上,而不仅仅是地球上。

“我认为继续探索是我们的命运,”Rothman说。“我们在越来越小的水平上探索到亚原子水平,我们也在越来越大的尺度上探索。这种不断探索的动力,是我们作为一个物种的核心。”

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关键词: AI

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