超級地球即使有外星人 要探索宇宙也是「難於上青天」

據Space北京時間4月24日報道，「超級地球」指特大號的地球，有研究顯示，它們比與地球大小相當的行星更宜居。但一項新研究揭示，在這些行星上居住的外星人要像人類一樣探索宇宙將面臨怎樣的困難。研究顯示，要實施與阿波羅登月相似的任務，由於需要大量燃料，在超級地球上需要製造質量達40萬噸的火箭——與埃及的大金字塔屬於一個量級。

超級地球Kepler-69c藝術渲染圖

論文作者、與德國桑內伯格天文台有合作的獨立研究人員邁克爾·希普克（Michael Hippke）說，「在質量更大的行星上，航天飛行的成本將以指數方式增長。在這些行星上的文明，不會有衛星電視，不會實施登月任務，不會有哈勃太空望遠鏡。」

在被研究人員發現的系外行星中，有一類被稱作超級地球——它們的質量可以達到地球的10倍。許多超級地球顯然位於它們所處恆星系統的宜居帶內，從理論上說它們的溫度可以支持地表液態水的存在，因此可能存在地球上已知的生命。

早前的研究表明，不僅非與地球相似的系外行星可能提供適合生命存在的環境，而且它們的環境更適合生命的存在。研究人員發現，超級地球可能「超級宜居」。更大的質量使得它們具有更大的引力，能維持更厚的大氣層，更好地保護生命不會受到宇宙射線傷害。

如果與地球相距遙遠的超級地球上有生命進化，他們可能已經發展出先進的文明，具備航天飛行的能力。但希普克在這項新研究中稱，這類行星超強的萬有引力，也使外星人飛離行星、探索宇宙的難度大大增加。

為了了解超級地球文明發射傳統火箭的難度，希普克計算出了要擺脫比地球寬70%、質量是地球10倍的超級地球引力所需要的火箭尺寸。這樣的超級地球的體量與系外行星Kepler-20b——距離地球約950光年——相似。在這類行星上，逃逸速度是地球的約2.4倍。

對於生活在這類行星上的外星人，一大挑戰是傳統火箭需要攜帶的燃料重量。從這類行星上發射火箭要求大量燃料，這會使火箭重量增加，從而要求更多燃料，火箭又會更重。

希普克向Space.com表示，「其他文明——如果它們存在——可能沒有我們這麼幸運。」

希普克稱，在超級地球上，假設像SpaceX的重型獵鷹這樣先進的火箭，要把美國航空航天局未來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射升空，就需要5.5萬噸燃料——約相當於世界上最大的戰列艦的質量。

他表示，「超級地球上的文明對宇宙進行探索的可能性要小得多，在某種程度上，他們將只能待在自己的星球上，利用激光或射電望遠鏡進行星際通信，而非發射航天器對宇宙進行探索。」

火箭在真空中飛行的表現要遠遠好於大氣層。希普克說，超級地球上的文明可能會想到從山頂發射火箭，但是，強大的萬有引力使得超級地球上不可能出現高山。即使在地球上，與水平面相比，在海拔高的地方發射火箭的優勢並非非常大。

當然，超級地球上的文明可能有傳統火箭之外的其他途徑把航天器發射到軌道上，例如，沿纜繩運行的太空電梯。但是，太空電梯的一個限制性因素是纜繩材料的強度。目前已知最適合的材料——碳納米管——強度也只能與地球引力相抗衡。目前尚不清楚強度更高的材料在物理上的可行性，因此也很難預測超級地球上是否可能存在太空電梯。

希普克表示，另外一種可能性是核脈衝推進技術，這需要在航天器後邊起爆一系列原子彈，推動它在太空中飛行。這種技術能比傳統火箭提供更大的推力，可能是超級地球上的文明進入太空的唯一途徑。

希普克指出，但是，這種核動力航天器的挑戰不僅體現在技術方面，也體現在政治方面。對於核動力航天器，「一旦發射失敗——機率為1%——可能對環境造成巨大災難。我個人設想，只有在沒有其他辦法的情況下，一個社會才會在太空飛行中冒這樣的風險」。

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