光子宇宙船

进　步

苏联的宇宙火箭已经完成了它的光荣使命，胜利地飞越过月球附近，已成为九大行星的新兄弟第十个行星。现在它正以闪电般的速度，急驰在星际空间，向沉睡迄今的宇宙传播着主人即将来临的喜讯！

苏联这一伟大成就，标志着人类已经迈进了宇宙航行的新时代。可以预计，不久以后人们就能亲身飞上月球，在那里建立起各种最先进的科学研究站，很可能，现在冷冷清清的月宫，那时候，将会变成一座繁荣的“宇宙城市”，成为人类通向各个星球的交通枢纽。

今天，正如我们准备飞上月球一样，苏联又已经开始了一项巨大的“恒星际航行”的新计划。预计，在不太远的将来，人们将乘坐一种远程宇宙航行的星际飞船——“光子宇宙飞船”，飞出太阳系，通向遥远的恒星世界。

现在，我们简单地介绍一下这种“光子宇宙飞船”的底细。

一、“光子”是什么呢？

大家知道，黎明的旭阳，金光灿烂，迸射出万道红光；傍晚大街上的霓虹灯光，五彩缤粉，引人遐想；炼钢炉中也会吐出闪烁的火舌，美丽非凡。

这些，就是光。人们几乎每时每刻都离不了它。可是，有谁又会想到，将来竟用它来推动火箭，带着人类去征服整个宇宙呢！

光确是很奇特的。到目前为止，它是宇宙中走得最快的东西，每秒钟可走三十万公里的路程。也就是说，在短暂的一秒钟内，光可环绕地球转七圈半。

光究竟是什么？这在十八世纪和十九世纪初，曾引起了科学家们的激烈争论。这场争论持续了约一百年之久，反反复复最后才算解决。一派是“波动学说派”，他们认为光是一种波动，是一种电磁波；另一派是“微粒学说派”，他们(包括牛顿)认为光是一种微粒流。当时，由于两派的学说都不能全面的解释光的现象。例如，波动说者不能解释“光压现象”；而微粒说者，又不能解释光的折射和衍射现象……等。直到十九世纪初叶，美国科学家普朗克创立了“光量子学说”，才统一了对光的本性的认识。普朗克的理论证明，光具有“两重性”。它不仅是一种电磁波，而且还具有物质基础。不管可见的光(如太阳光、灯光等)或不可见的光(如无线电波、紫外线等)，都是由各种物质，以一定份量的能量向外辐射的结果，这些最小能量的物质就称为“光子”。因为如此，它在某些情况下主要呈现出波动性，而在另外某些条件下，又主要呈现出粒子性。这是前两派的学者们所未料想到的。

后来，科学家们又发现物质中，有一种相当新奇的“反物质”存在。经许多实验证明，这种物质具有和一般物质相反的原子结构。例如，氢是由一个带正电的原子核和一个绕核旋转的负电子组成；而“反物质”的“反氢”则恰恰相反，却是由一个带负电的原子核和一个绕核旋转的正电子所组成。这样就使得普通的氢和“反氢”，构成了“镜像”对称。为了区别它们，我们就特别把普通的氢称为“正氢”。

当这种“反物质”和“正物质”接触的时候，只要它们之间个别的原子核发生冲击，瞬息就会产生一种可怕的“热核”爆炸，放射出强烈的“光子射线”，释放出巨大的热量。这种现象，称为物质的“磁偶淹没”现象。譬如，当一个“正氢”和一个“反氢”原子发生原子冲击时，就会产生这种“磁偶淹没”，使两个氢原子消失，而辐射出两个或三个带有巨大热量的“光子”。换句话说，这两种物质都已在“淹没”过程中“消失”了，但实际上它们却全都转化成了能量，被“光子”携带了出来。(如图1)

假若，我们用一公斤的“正氢”和“反氢”来进行物质的“磁偶淹没”反应，我们就能获得二千一百六十亿大卡的热量。这相当，七万二千吨优质煤。

图1“正氢”和“反氢”进行磁偶淹没的示意图

由此看来，“光子”确实是一匹宇宙里的“神驹”，具有无穷无尽的力量。当它一旦被人类所驯服，毫无疑问，它将给人类创造出伟大的功勋！

二、“光子宇宙飞船”的原理与构造

我们是否能利用“光子射流”，来作为火箭前进的动力呢？

最初，一位德国科学家提出了这样的问题。他从一个伟大的理想出发，设计了一种装有“核子灯”的光子火箭(如图2)。当“正物质”和“反物质”进行“磁偶淹没”反应的时候，假若在旁边放置一个“特殊”的反射镜，把向四周辐射的大量“光子”焦聚起来，变成一束强力的“光子射流”，而后，向某一方向喷射出去，这样我们就能获得火箭所需要的反作用推力了。由于这股“光子射流”等于光速，所以，利用这种动力的火箭，几乎就能达到光的飞行速度。我们未来的“光子宇宙飞船”就正是依据这一原理造成的。

图2“核子灯”原理示意图

几年来，有些美国科学家们还认为“光子宇宙飞船”仅仅是一种遥遥无期的空想。但是，他们绝不能料想到，苏联先进的火箭科学技术，竟把它这样早地就搬上了现代技术科学的舞台。最近，苏联在这方面已经获得了惊人的成就和进展。他们已毅然地宣布：“苏联最迟四十年内，将发射试验性的光子火箭”。

苏联的科学家们认为，要制造出“光子宇宙飞船”，第一个前提就是要能大量制造出能够进行“磁偶湮没”作用的“正物质”和“反物质”。这两种物质总称为“光子燃料”。

估计，未来的“光子宇宙飞船”的构造，很可能是这样的：它将由化学液体火箭加速器和“光子火箭”本身两级所组成。(如图3)

图3“光子宇宙飞船”构造示意图

第一级是普通的化学燃料的液体火箭。它起着帮助起飞的作用。因为，从“光子发动机”内喷射出来的“燃气流”，是一束高密度的“光子射流”。这种“光子射流”将具有约15万万度的高温。经计算，像这样强烈的“光子”辐射就是在几百公里以外的飞机和导弹碰上了它，也能被它无情的化为灰烬。所以，要想在地面上起动这种“光子宇宙飞船”，是非常危险的。为了安全，我们必需把它用液体火箭加速器送到1，000公里以外的高空，然后，再开动“光子火箭”。

第二级是“光子火箭”本身。在火箭的前端是驾驶员的座舱。里面装有全部自动化的仪表，操纵机构以及一切必需的航行设备。总之，这些完善而可靠的装置，能保证长期宇宙航行的准确和顺利；保证驾驶乘员的生活舒适，使他们觉得好像就如生活在家里一般。在座舱的底部，有一层可靠的生物保护层。越过这层保护层，就是液体“光子燃料”贮藏器。它把整个壳体分成两半：一半是液体的“正物质”贮箱；一半是液体的“反物质”贮箱。之所以这样，是为了完全避免这两种物质接触的危险。否则将容易导致可怕的爆炸。当“光子火箭发动机”起动以后，“正物质”和“反物质”将同时流出贮箱，经过“正”、“反”粒子的回旋加速器，使它们气化和加速，变成一股具有一定“冲击”速度的粒子流，沿着导口飞向“光子”反应器。由于它们进行原子冲击，将产生激烈的“磁偶湮没”现象，向四周辐射出大量“光子”。当这些“光子”撞上周围的反射镜时，便焦聚起来，成为一股强力的“光子射流”，向后喷去。这时，“光子火箭发动机”便产生了巨大的推力，推动光子火箭迅速前进。

除了要解决大量制造“正”、“反”物质问题外。第二个问题，就是“光子射流”的高温障碍。因此，设计出一套有效的光子反射系统、冷却系统和高温隔离系统是十分重要的。在“光子发动机”工作时，由于强烈的“光子”辐射会造成约达15万万度的高温。所以，采用现代的金属材料是不可想像的，因为几乎只要十万分之一的“光子”温度也会把它化为灰烬。因此，苏联的科学家们想出了非常巧妙的解决办法。据估计，将来很可能利用强力的交变磁场作为反射系统的可靠屏障；也很可能利用可移动的“热膜”或密度很大的“燃气层”起可靠的隔离作用。不仅如此，他们一方面在设法保证光子反射镜能经得起这样的高温；另一方面还准备经济地利用反射镜在工作过程中所吸收的“废热”。只要在系统内装置一个半导体发电机，就能把这些热量变成电能，供给火箭其他部分使用。譬如利用它来给火箭乘员取暖、照明等。

三、乘坐“光子宇宙飞船”去旅行

大家知道，宇宙是漫无边际的。它到底多么大，我们还无法想像。不过，可以肯定的说，在这无穷无尽的天体之间，蕴藏着数不尽的星星。这些星星有的比太阳还大、还亮几千倍、甚至几万万倍。它们也完全像我们太阳系一样，组成一个个亲密的家庭，一簇簇分布在辽阔的宇宙里。

我们在晴朗的夜晚，常常可以在天空里看到一条银色的光带——银河。有人又叫它“天河”。这条银河是由一千万万颗恒星所组成。它的形状宛如一个扁圆的烧饼。我们的太阳系就正靠近这个烧饼的边缘附近。由地球上仰望银河，正好像从饼的边缘向饼心望去一样，由于挤在饼心的星星太多，看起来它们就重重叠叠的连接在一起，成为一条光辉灿烂的“光带”了。(见图4)

图4银河系的正面(左)和侧面(右)略图

★为太阳系的位置

越出这庞大的银河系，在更遥远的地方，还存在有更多的星系。它们和银河赛如亲兄妹一般，一同欢乐的飞行着。这些星系，我们称为“河外星系”。据目前已经发现的就有一万万个以上。至于，在这些星系之外，还有些什么我们就不得而知了。

假如，我们计算一下这些星星和地球的距离，那一定会使你瞠目结舌。譬如，光线从地球飞到太阳只要8.3分钟。而若要达到离我们最近的一颗恒星——半人马座“比邻星”，就得走4年多的时间。(见图5)假如，想横穿过我们的银河系，它将要走整整十万年之久。而要飞出银河系，达到离我们最近的河外星系的话，哪怕是光也要用七十五万多年。

图5光线飞向半人马座比邻星需要4.3光年

那么，人类究竟能否乘坐“光子宇宙飞船”飞到遥远的恒星世界里去吗？

关于这个问题，早在1905年卓越的德国科学家爱因斯坦就已经回答了。根据他的“相对论”原理，证明了，“时间”消逝的速度不是永远一样的，而是要取决于物体在空间运动的速度。若物体的运动速度愈高，时间的消逝也就会愈慢。也就是说，只要我们的“光子宇宙飞船”的航行速度愈接近光速，“飞船”里的时间就会惊人的缓慢了(见表)。例如，当“光子宇宙飞船”以每秒29.999万公里的速度飞行时，时间在飞船内消逝的速度将只为地球上的五十分之一。换句话说，乘坐这种飞船的乘员旅行十年归来，这时在地球上却已过了五百年了。所以，这一科学理论，彷佛就是暗雾中的曙光，给人类未来的恒星际旅行开辟了光辉灿烂的前景。

现在，就让我们乘上“光子宇宙飞船”去作两次亲身经历的旅行吧，看看会得到什么样的结果：

比仿说，我们若乘着“光子宇宙飞船”以0.7倍的光速，飞向离我们最近的那颗恒星半人马座“比邻星”。该火箭内的乘员将感到，需要经过3.6年的时间就能达到。但是与此同时，地球上的人们却渡过了整整6年。假如这位宇宙航行家能用同样的速度返回地球的话，他就会惊异的发现：他竟比他的同胞兄弟年轻了5岁！

又比仿说，假设我们的“光子宇宙飞船”是由月球起飞，朝着远离地球约一千光年的某一恒星飞去。在航行途中，为了保证乘员们能习惯这种长期而单调的航行生活，飞船将必需以每秒10公尺的加速度向前飞行。这样在飞船内就制造出了一种地球上的生活环境，使他们觉得就和生活在家里一样舒适。当飞船飞行了1.4年之后，他们会从自动的速度仪表上看出，自己的飞船已达到90%的光速，再经过4.2年，这时飞船的速度已几乎等于光速了，达到99.9999%的光速。以后再经过5.5年，即总共先后经历了11.1年的时间，飞船的速度再不会有什么增加。这时，飞船将已经飞到了这颗遥远的恒星附近了。在这一航行过程中，飞船的乘员们仅仅觉得身旁的钟转过了11个年头。而他们绝不能想像，与此同时，地球上却前进了十多个世纪。只有当他们以同样的速度，由这颗恒星返回地球的时候，他们才会惊异发现，这时地球上的时代已经飞跃的迈进二千多年了！

由此，我们完全可以作出这样的结论：乘坐“光子宇宙飞船”去旅行，绝不是一种平凡的旅行，它将会惊人的缩短人和宇宙之间的距离，把人类送到遥远的宇宙空间里去。