在科学技术迅猛发展的今天,人们借助越来越精密和性能强大的观测仪器,可以观测到越来越远的宇宙星空,同时也能接收到来自更加遥远星系传播过来的各种信号,这对我们深入了解宇宙的发展和演化,拓展人类关于宇宙的全方位认知,发挥出越来越重要的作用。不过,要想真正想了解一个天体,莫过于将人类送到这个天体的附近甚至表面,这种近距离乃至零距离的体验,肯定是每个天文学家,或者说每一个地球人长期以来的愿望。

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如果从星际旅行这一目标的实现上看,我们人类的科技水平现在仍然是太低了,人类的足迹目前还只到达过月球这个离地球最近的天体上,人类登陆火星的目标最快也要10年左右才能实现。“禁锢”人类在宇宙中前行的一大障碍就是飞行的速度问题。现有的航天器动力推进系统,对能量的转化和利用效率还非常低,长时间航行必须依赖足够多的能量储备,而大量的燃料携带则会增加航天器的重量,二者目前存在着很大的、比较难调和的矛盾。

基于这种问题,世界上一些国家正在研究发展新型的星际空间探索技术,比较有代表性的是美国准备实施的“突破摄星计划”,其方法很简单,就是利用从地球上发射激光束,照射到航天器上,推动航天器加速。按照爱因斯坦的质能方程,如果要将航天器加速到很快的速度,甚至达到20%左右的光速水平,那么有两种途径,一种是将航天器的质量尽可能地压缩,另一种就是提供足够多的能量,从目前来看,只能接受第一种方案。

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实际上,“突破摄星”计划就是这么打算的,计划中的航天器非常迷你,重量只有几克。在执行该任务时,由常规的运载火箭一次发射上千个这样的迷你航天器,在进入地球轨道之后,通过地面产生的强光或者激光,给小型飞船通过光压的方式来进行加速,类似“太阳帆”的原理。迷你航天器中除了拥有光帆之外,还带有微型的“芯片”组合体,上面分布着摄像机、动力系统、导航、通讯、光子推进装置等等。

通过这样的航天器,科学家们可以利用较少的能量,在很短的时间内,将其推送至距离地球很远的区域,短短几天内,就能超过先驱者号和旅行者号几十年来所行进的距离,这为实现深空探测提供有效的途径。当然这项技术还有不少的难题亟待破解,比如微型组合芯片的研发、激光发射如何精准地瞄准航天器、如何规避激光在大气层中的干扰等。

如果将这些问题都暂时忽略,只考虑谁能充当迷你航天器上的航天员,这个问题就显得比较有意思了,显然人类是吃不上这个“螃蟹”了。这个计划的研究者们,将选择的范围缩小到那些易于携带、体型微小、非常“强壮”的生物。易于携带和体型微小很好理解,因为航天器本身就非常迷你,容纳这些生物的空间势必非常有限。至于“非常强壮”这个标准,主要是基于这样的星际航行,将有很大的几率经历极端低温、强烈的宇宙辐射和加速度,没有超强的耐受性,肯定存活不下来。

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为了能携带上相关的微型生物,研究人员已经同步设计了可以携带这些生物的“胶囊”,同时还专门安装了可以随时监测这些生物状态和反应的传感器,可以提供为未来人类飞行做准备的相关数据。那么,地球上什么物种最适合执行这项任务呢?

符合上述标准的生物,下面的几个条件必须同时具备,比如具有极低的代谢率,以便它们可以在几乎没有营养的情况下存活很长时间,当然最好是在环境不适合时,能够处于“假死”状态。再比如,要有能够抵抗辐射损伤的能力,同时细胞必须足够坚固,使其可以承受高加速度和极端的温度。

一个候选对象是线虫,身长普遍不到1毫米,是生物学家们进行实验的“主力”。线虫的基因组目前已经被科学家们完全绘制,而且其身体也是透明的,这样人们可以清晰、简单地观察到基因表达和细胞生理等现象,另外,在干燥或者冰冷的环境中也可以进入“假死”状态,待条件合适时再复活。唯一的缺点是比较容易受到辐射的损伤。

第二个候选者是缓步动物或者水熊虫,从放大图像上看,它们的身体短而胖,拥有四条“腿”,大小与线虫相似。对于低温、高加速度的耐受性,水熊虫的能力也不弱,另外,它们更能抵抗辐射损伤并能很好地耐受微重力,在“假死”状态时,其新陈代谢水平会下降到平时的万分之一。

当然还有其它的候选者,比如单细胞的细菌,其中耐辐射奇异球菌更加受到研究者们的关注,这类细菌能够复制基因组的冗余副本,这将有助于减轻辐射造成的损害,并且可以在各种极端环境中生存。正因为这一特性,吉尼斯世界纪录将其列为世界上最顽强的生物。

目前,相关的研究团队已经在开发微流体实验室,使其可以容纳第一批星际“宇航员”,在必要时可以让它们复活,以便开展一系列的测试和监测。这些任务,需要在近地轨道的微重力环境下进行控制,从而能够模拟出星际航行时的更多特征。期待这些小家伙们,作为地球“居民”的一份子,尽快为探索宇宙贡献自身的力量吧。