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《阿凡达》的科学:人类正研究反物质飞船

来源:2010-01-05 10:15 新浪科技       更新时间:2010-1-5 17:01:44
 
拉-费舍尔(Barbara Fischer)领导的一个研究小组利用安设在智利托洛洛山美洲天文台的1.5米孔径望远镜,展开了对半人马座阿尔法星长达五年的研究。

  芭芭拉的团队正在寻找由外部世界引力拖拽对恒星光线波长产生的有节奏的变化。这种“摇摆方法”已经排除了半人马座阿尔法星的恒星周围存在木星或土星大小的系外行星(如《阿凡达》中的波吕斐摩斯)的可能性。芭芭拉表示,质量接近于地球的行星具有此类恒星系的“可能性非常大。我们对单个恒星周围行星形成的原因知之甚少,更何况是像半人马座阿尔法星这样由三颗恒星构成的星系了。所以,我们在这个领域的知识几乎是一片空白。”

  位于半人马座阿尔法星中心地带的两颗恒星通常被称为“Cen A”和“Cen B”,它们的轨道力学表明有行星可能隐藏于周围。“Cen A”和“Cen B”彼此间的引力接近于11个天文单位(天文单位指的是地球与太阳之间的平均距离),而在摇摆之后相隔36个天文单位。第三颗恒星,即名为半人马座比邻星的红矮星,以相当大的距离绕这两颗恒星旋转,由于过于模糊,芭芭拉的团队不能对其进行研究,但它也可能具有小质量行星。据芭芭拉介绍,鉴于这种结构,相隔2个天文单位形成的系外行星的轨道稳定性会遭到另一颗恒星的破坏,最终脱离这个星系。

  幸运的是,如果生命扎根于半人马座阿尔法星系,遭受这种命运的可能性微乎其微。所谓的“可居住区”(即一个不冷也不热的轨道区域,水在行星或卫星表面是液态的)距离Cen A和Cen B这两颗恒星更近。前者质量比太阳稍大,具有大约1.2个天文单位的可居住区;后者质量约为太阳的90%,具有大约0.75个天文单位的可居住区。

  这两颗恒星的化学特征与太阳很相像,所以,令生命在地球上形成的相同元素应该也存在于Cen A和Cen B。眼下,科学家仍然不确定半人马座阿尔法星系是否在对生命友好的区域内存在更小、类似地球一样的世界,芭芭拉认为这个答案不久便将揭开。她说:“到2012年前,我们将会揭开这个谜团。”与此同时,日内瓦大学著名行星科学家米歇尔-迈耶领导的一项研究和英国坎特伯雷大学提出的新倡议可能会更早破解这个谜团。

  

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  反物质飞船

外星之旅

  《阿凡达》描述:为准备赶赴半人马座阿尔法星的星际之旅,人类建造了长近1英里(约合1.6公里)的太空飞船,太空飞船使用混合反物质聚合发动机。这些飞船的航行速度大概相当于光速的十分之七,即每小时6.7亿英里(约合每小时11亿公里),然而,即便是照此速度航行,赶赴距离地球最近的星球也需要大约六年时间。

  科学事实:作为一种用于推进的能源,你无法阻止物质和反物质粒子接触,彼此湮灭。从事先进推进系统研究的美宇航局科学家乔治-施密特(George Schmidt)表示:“这是我们所知最强大的能量反应。”施密特现任美国俄亥俄州研究与技术委员会副主任。物质与反物质湮灭释放的能量可以直接用作推进剂,从火箭后部的喷嘴中喷射出来,或者反物质可以在其他物质中诱发裂变(原子分裂)或聚变反应(原子合并),生成数量少但却强大的推力。

  然而,地球距半人马座阿尔法星有26万亿英里之遥,获取这种星际之旅所需要的足够反物质以及长期保存这种挥发性燃料,一方面耗资巨大,另一方面技术难度大。首先,生成反物质就不是一项轻松的工作:瑞士日内瓦欧洲核子研究中心和美国芝加哥费米实验室的粒子加速器迄今仅仅造出十几毫微克的反物质,当然,值得一提的是,这些设施不是用来大量生成反物质的。

  施密特称,按照现在的标准,每造出1毫微克的反物质,投入高达600亿美元,虽然造价数十亿美元的专门设施能以每毫微克600万美元的成本制造反粒子。施密特说:“令我高兴的是,《阿凡达》电影制作者提出以混合核进程作为能量来源。相比纯粹的反物质火箭,这种概念需要的反物质数量更少。”不过施密特同时指出,混合反物质聚变发动机不可能产生所需达到光速十分之七的推力。

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