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死星“复活”记Comments>>

发表于 2014-05-28 20:00 | Tags 标签:,

2012年11月14日,美国白宫网站的“我们人民”栏目中出现了一条发自科罗拉多州的帖子。一位自称“约翰·D”的网友在该页面上发起了一项签名征集活动,建议奥巴马政府提供足够的资源和资金,在2016年前建造一个与电影《星球大战》中“死星”(Death Star)类似的终极武器系统。该请愿声明写道:“通过集中国防资源建设一个超级空间站平台和武器系统,比如‘死星’,可以刺激建筑、工程设计、太空探索等多个行业,创造更多就业机会,并加强国防。”

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 【图片出处:twistedsifter.files.wordpress.com/】

这项有趣的倡议很快引起的美国网民的注意。联名上书者激增,并迅速超过了规定的最低下限人数2.5万人。根据美国的相关规定,一旦请愿人数在30天内超过2.5万人,情愿者便有权要求白宫当局进行评估,并保证将请愿书发送给相关领域的专家,最后给予正式的官方回复。

1月11日,美国政府的回应出现在白宫网站上。那颗在1977年的大银幕上已被天行者卢克消灭的死亡之星能够在现实中“复活”吗?在揭晓官方答案之前,我们不妨设身处地,利用常识和人类目前掌握的现有技术帮助专家分析一下建造死星的可行性。

死星一瞥

在影片《星球大战》中,死星的全称为“DS-1轨道战斗空间站”,是银河帝国建造的巨型超级武器的代号。这座球形军事空间站直径达120千米。配备的火力足以摧毁一颗行星。它最大的作用是以毁灭的威胁来震慑胆敢叛乱的星球。

死星由金属元件拼接而成,内部的大部分空间都用于安放超级激光炮、推进系统和超级物质反应堆。占用空间最大的是死星的能量之源——主反应堆室。其他内部空间由一层层甲板之间蜂窝般密布的小舱室组成,人员和设备分布其中。靠近死星表面的“层”为一连串的同心甲板,这些甲板配有指向死星核心的人造重力发生器。同心甲板下是数千层纵横交错的水平甲板,这些甲板上布满了与主反应堆室相连的隧道。

天文数字的挑战

乍一看死星的直径只有区区120千米,仅相当于北京到天津的距离,算不上什么天文数字,用料应该很省才对。于是约翰·D的网络号召一出,美国宾夕法尼亚州的大学生就展开了计算。他们假设死星完全用钢建成(钢最便宜,其实太空设施多使用昂贵的轻质合金),并假设死星上钢铁结构占总体积的比例与现代军舰相仿。得出的结果很吓人。这颗人造星球需要用1080万亿吨钢才能造出来。这就是个天文数字了。按照目前全世界的钢产量来推算,要经过833315年才能生产处这么多钢材。仅钢材一项的开支就高达85万万亿(8.5X1017)美元,相当于目前全球各国GDP总和的1.3万倍。有人说地球人不缺铁,地核就是由镍与铁构成的,地核中的铁足以造20亿颗死星云云。但是要怎样把这些熔融的铁从几千千米深的地核安全地抽出呢?掌握了掏空一颗岩石行星技术的地球人,造几颗死星肯定也不在话下吧。他们干嘛不直接把掏空的行星当做战斗堡垒呢?是因为天然的表面看起来不够酷吗?全铺上钢板就好了,就像《变形金刚》里的赛博坦星球一样。

再看死星原材料的入轨与装配。载人航天器常用的近地轨道距地三、四百千米,死星在这里装配很容易被稀薄大气拖曳减速,自身巨大的质量搞不好还会在海上掀起潮汐。理想的装配轨道是3.6万千米高的同步轨道。

中国目前拥有的运载能力最大的可发射同步轨道卫星的火箭是“长征3号B”。该火箭的地球同步转移轨道的运载能力为5.0吨。如果死星真的由钢材制成,仅运输钢材到同步轨道就需要发射216万亿次火箭。不知要从哪里搞到造这么多枚火箭所需的铝合金和四氧化二氮、偏二甲肼、液氢、液氧等燃料。现实是,2012年中国发射入太空的各类航天器总质量也就100吨左右。

组装质量仅仅419吨的国际空间站就花费了16个最有力量的国家的14年光阴。死星质量是国际空间站的2.58万亿倍——很难想象这需要发射多少艘载人/货运飞船、多少位宇航员呼吸多少瓶氧气、吃掉多少太空食品、使用多少太空工具、花费多少工时进行太空装配才能完成如此巨大的太空设施。这些数字都是天文数字。这样庞大到可怕的工程的确能给带来“更多就业机会”。问题是,美国有这么多人吗?

核心技术在险峰

除了建造时间太长,耗材太多之外,死星所需的多项核心技术在目前也都属于科幻范畴。死星本质上是一个配备着“超级激光炮”的活动炮台。它以“离子推进系统”提供飞行推力,乘员安全舒适地生活在金属舱室围成的“人工环境”中。所有这些都靠“超物质反应器”提供能量。以上四项就是死星的核心技术。

“超级激光炮”之于死星就像火炮之于坦克,这是死星存在的意义所在。死星就是一台巨大的、可以移动的有人操控的激光器。在影片中,死星的激光足以令一颗类地行星内部气化而爆炸。目前人类掌握的威力最强大的激光器是美国用于激光约束核聚变的“国家点火装置”。它可以把200万焦耳的能量通过192条激光束聚焦到一个2毫米的冷冻氢球上,从而产生高达摄氏1亿度的温度。但这些能量只能维持几十亿分之一秒,而且每年只能发射几十次激光。200万焦耳的能量并不算大,仅能把一个大气压下0.886千克的100摄氏度的水加热为100摄氏度的水蒸气。一个2千瓦的电水壶工作16.67分钟就可以完成这件事。这看起来距离使整个行星爆炸差得太远。或许可以来上N台类似于“国家点火装置”的巨型激光器,虽然一台的个头就有三座足球场大小,但是死星的体积更大。

死星不是固定的炮台,它要运动到射程范围内才能向目标开火。这时“离子推进系统”就派上用场了。电影中,推动死星前进的是呈网状分布的离子发动机阵列。等离子体是离子和自由电子的混合物,对等离子体施加电场时,它就会产生一个磁场,带电粒子被这个磁场加速,就产生推力。目前已经能造出功率200千瓦的离子发动机样机,这种发动机将在不久的将来为国际空间站的轨道维持提供周期性推力。但200千瓦的功率仅相当于一部越野车的马力。要达到推动一颗金属星球高速飞行、灵活加减速的地步,离子发动机阵列恐怕要很大很大才行。牛顿第二运动定律可以告诉我们答案,这里从略。

在死星内部营造“人工环境”也使人头痛。根据《星球大战》的设定,为维系死星的基本运转,至少需要一百多万人进行日常工作。而整个死星更是具有容纳十亿多人的内部空间。目前宇航员在国际空间站上生活一年需要消耗4至5吨物资。一颗满员的死星需要多少消耗品?为了维系人类乘员的身心健康,必须研制以高等植物为主体的自循环生态系统。20世纪80年代末,总体积18万立方米的生物圈二号尚无法支持7位实验者两年的封闭生活,死星上的缩微生物圈又能做何表现?偶尔来此巡幸的银河帝国皇帝和黑武士可以吃上特供的新鲜蔬菜,其余一百多万人天天吃小球藻饼干、喝马桶循环水受得了吗?另外,死星为何一定要做成球形?太空中没有空气阻力,任何符合工程原理的形状都是允许的。也许这是为了死星使用者的心理舒适。毕竟球形看起来最简洁、最完美,最能彰显帝国的军威。这方面早有成功案例。苏联人造卫星运载火箭总设计师科罗廖夫就曾指出:“第一颗人造卫星的外形应当简单而富于表现力,要近似于自然天体。在人们的意识中,它将是人类航天时代开始的永恒象征。”

要为强大的火力(官方数据:10000门涡轮激光排炮、2500门激光加农炮、2500门离子加农炮和768个牵引光束发射器)提供能源,死星得有一颗奔腾的心才行。“超物质反应器”就是这样的能源之心。在这里进行着大规模的核聚变反应,反应器外则排列着装有核聚变燃料的燃料罐。目前人类还不会掌握核聚变发电的技术。但有乐观者认为到本世纪中叶可控核聚变发电将成为现实。届时人类将可以从海水中提炼氢的同位素或是在月球上开采氦-3作为核燃料,这几乎是无限的廉价能源。但核聚变材料要达到几千万度的温度才能开始核反应,并不是所有的热量都能转化为电力。所以就像核裂变电站一样,未来的核聚变电站也都将建在天然水域旁边以保证冷却用水的供应。尽管电影里描述了天行者卢克驾机向反应堆通风孔发射了一枚质子鱼雷,随后的连锁反应引起反应堆严重过载,摧毁了死星。但在没有空气等介质的太空,冷却只能靠辐射,不知“通风孔”一说从何而来。所以我们无法知道装有超级核聚变电站的死星该怎样冷却发电机组和产热巨大的激光器。也许,要运作一颗死星先得抽干一颗行星上的海水,提炼氘氚后的废水可以用作循环冷却水。这下你知道火星那么干燥的原因了吧。

至于让死星以超光速游弋于整个银河系、制造人造引力场使得上面的乘员舒舒服服地工作生活不至于得上太空运动病呕吐不止……这些电影中的设定都与狭义相对论的光速最大原理和广义相对论的时空观相悖,所以还有待基础物理理论取得突破才行。死星只能缓慢地加速、减速接近目标,天花板和地板是交替使用的。死星上的战士们暂时只能克服万难去争取胜利了。

死星的死穴

在《星球大战》中,死星的诞生是银河帝国维持专制统治的“恐惧学说”的产物。该学说认为,与其在臣服于帝国的所有星球上花费巨量的资源,不如用一次简单的行星毁灭宣告帝国军队将对任何反叛进行严酷镇压。

这样看来,死星是一种威慑性战略武器,轻易不动用,一旦出鞘,必要见血。这个功能类似于当今时代的核武器。但谁来为死星试刀呢?电影中的死星发射主激光炮后,一颗行星便灰飞烟灭了。战争的目的是胜利而非自杀,只要战争双方还都生活在地球上,这样威力强大的武器在目前以及近未来的国与国战争中都不会用武之地。所以地球上的某个国家要造死星(如果它造得起),必然遭到其余国家的联合反对,最终结果很可能是地球成为“死”星。也许在世界大同的美好日子里,死星可以用来抵御外星人的入侵。但保卫地球也不必把鸡蛋都放在一个篮子里。官方数据显示死星上可以装载7200艘星际战斗机、四艘防卫巡洋舰、3600艘进攻穿梭机、1400辆AT-AT、1400辆AT-ST、1860艘空降船……如此看来建造并装备一颗死星的资源足可以打造一支太空舰队。一旦集大成的死星不幸被摧毁,地球的防御也宣告瓦解了。为何不把战斗力分散灵活配置呢?在影片中,银河帝国也是先有了太空歼击舰、太空巡洋舰后才开始建造死星的。哪个海军会在连鱼雷艇都没有的情况下,上来就造战列舰呢?

说到战列舰,死星堪称第一次世界大战时“大炮巨舰”主义的太空版。它仿佛横行在海洋上的“无畏”级战列舰,装甲厚重火力威猛。但遇到新兴的航空母舰及舰载机,就毫无招架之力了。二战中各国战列舰的命运就说明了这一点。在电影《星球大战》中,死星也是被小巧灵活的太空飞船炸毁的。过于笨重的死星,不易防御来自多个方向的饱和攻击。昔日战列舰的命运,就是未来死星的命运。也许,编剧兼导演卢卡斯是想用死星隐喻银河帝国的腐朽与凝滞吧。或者,如乔治·奥威尔在《一九八四》中所说,“战争的基本行为就是毁灭,不一定是毁灭人的生命,而是毁灭人类的劳动产品。有些物资原来会使得群众生活得太舒服了……为了建造新的水上浮动堡垒,却又要花大量劳动力。原则上,战争计划总是以在满足了本国人口最低需要后把可能剩余的物资耗尽为度。”银河帝国官僚在下一盘很大的棋,他们利用这种无用的巨型工程来使帝国百姓处于饥饿线边缘,以便于控制。死星就是出现在“很久很久以前”的大洋国水上浮动堡垒。

与具有浓厚科幻色彩的死星相比,美国宇航局不久前提出的捕捉小行星作为太空基地的构想可能更具现实意义。在美国宇航局和加州理工学院向白宫科学技术政策办公室提交的一份可行性报告中,概述了用“阿特拉斯5”火箭发射“小行星捕获太空舱”,以引导位于地球和月球之间的500吨重的小行星。这个飞行器会开启推进器,利用大约300千克推力阻止目标小行星前进,并把它拖至引力平衡点。随后该小行星可作为飞往太空深处的基地。作为战争狂不妨畅想一下,因为小行星驻泊的拉格朗日点相对于地球是静止的(“嫦娥2号”也曾到过那里),它也可以成为绝佳的对地侦察与攻击的太空基地。更妙的是,只需花费25.85亿美元的“运费”就可以把这样一颗小行星“挪作他用”。对天然小行星进行改造后,上面可以设置生活区、能源区和武器区。

但任何大国要把武器送入太空,都得冒着与潜在竞争对手开展军备竞赛的风险。根据联合国《外空条约》规定,太空属于全人类,应和平开发利用。任何建设永久性太空军事基地的动作乃至动议,都会面临和平力量和国际社会的反对声。苏联领导人就是轻信了里根政府在1983年虚晃一枪的“战略防御计划”,大幅增加军备投入,导致国民经济加速崩溃。因为电影《星球大战》的影响力,“战略防御计划”俗称“星球大战”计划。有这样的前车之鉴,加上前文所述的重重困难,美国政府还会把《星球大战》中的幻想太空武器变为现实吗?

白宫的回复

当然不会。白宫的回复如下:

政府已经了解你们对于创造就业机会和增强国防的愿望,但是我们不可能建造“死星”,原因如下:

1.据估算“死星”的建设成本将高达850万万亿美元。我们试图减少财政赤字,而不是增加赤字。

2.政府不支持摧毁行星的做法。

3.为什么我们要花费纳税人的钱去建造一个仅用单人飞船就能摧毁的“死星”呢?

在这份题为《这不是你们期待的请愿书结果》的回复中,白宫管理与预算办公室科学和太空分部的主管保罗·肖克罗斯以鼓舞人心的轻松笔触安慰请愿者,其实美国正在朝《星球大战》等太空科幻影片的幻想前进着:

围绕地球运转的国际空间站能帮助我们了解人类将如何在太空中长期生存和繁衍。

美国现在有两个机器人科学实验室——其中一台配有激光器(“好奇”号火星车)——在火星上漫游,探寻生命是否曾在这颗红色星球上存在过。

太空不再只是政府的天下。通过美国宇航局的商业乘员与载荷项目办公室(缩写为C3PO,恰与《星球大战》中的饶舌机器人同名),美国私人企业可以帮助政府向太空运输货物——很快还会运输人员,并将力争在这个十年中再次进行登月任务。

尽管美国目前没有能在12秒差距内跑完科舍尔航道的装备,但我们有两艘太空飞船(旅行者1、2号)正飞离太阳系,而且我们现在正在建造一艘将飞往太阳外层的探测器。我们正在其他星系中探寻成千上万的新行星(开普勒太空望远镜),并将建造一个更强大的哈勃太空望远镜的继任者(詹姆斯·韦伯太空望远镜),它将使我们看到宇宙形成初期的样子。

我们是没有“死星”,但我们的国际空间站上有飘浮的机器人助手,还有支持研发卢克手臂、悬浮无人机和四足机器人的国防高级研究计划局。

此前,白宫官员也处理过具有科幻色彩的请愿提案。比如,2011年曾有民众要求政府公开外星人造访地球的秘密,对此,白宫回复说:“美国政府没有证据证明地球外有任何生命,或者外星人与人类进行过接触。此外,没有可靠的信息显示,有任何证据被隐藏在公众的视线之外。”但这一次,白宫给了请愿者更多的“正能量”。在回复信的结尾,面对那些参与该项网络行为艺术的“星战迷”以及关心此事的为数更多的科幻迷、太空迷,肖克罗斯疾呼:

“我们正生活在未来科技之中!好好享受它吧!……如果你恰好在科学界、技术界、工程界或数学等领域工作,原力就会与我们同在!记住,死星那种能够摧毁行星、甚至摧毁整个行星系的蛮力与原力比起来简直是沧海一粟。”

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12 Responses to “死星“复活”记”

  1. fucker说道:

    美国人对他们的科技也太过于自信了吧!? 别说什么2016年了,3016年之前能造出来的可能性都不比彩票中头奖的概率大多少。

  2. hzh说道:

    世界与美国的差距,就是想像力。

  3. yankee说道:

    与其造死星,不如造曲速飞船,只需几千亿美刀,十年内估计就能成。

  4. 末法时代说道:

    目标太大,很容易被干掉,鸡蛋不要放在一个篮子里

  5. diesirae说道:

    死星居然有伊谢尔伦的8倍那么大………………

    • stevenbear2说道:

      這是日本與美國的差距了

      • 雨森林说道:

        但是日本有高达。文章中也说了,大舰巨炮主义在灵活机动的小型战斗单位饱和攻击下是毫无还手之力的。一年战争中,地球联邦的遭遇就很好的说明了这一点。

  6. 萨江一号说道:

    为什么不用像凹透镜一样的装置把太阳光聚集到飞过来的天体上把它融化掉呢?带凹透镜的装置上安装太阳能电池板就够了。美国的那个东西太浪费材料。不划算。用太阳能。别浪费地球上的资源。

  7. Mars.CN说道:

    这个提案很牛掰,白宫的回复也很牛掰!

  8. 双头龙的咆哮说道:

    美国的想象力好强

  9. illusiwind说道:

    这篇不错,很有幽默感。
    “如果你恰好在科学界、技术界、工程界或数学等领域工作,原力就会与我们同在!”
    嘛,将我们凝聚在一起的明明是free food嘛。