星际旅行面临无数技术挑战,新研究发现,如果派遣世代飞船前往比邻星b,最少需配备98名船员。低于这个人数,成功几率将大幅降低。如果只有32名船员,成功几率将降为零,因为一个如此小的群体将不可避免地发生近亲繁殖。比邻星b所环绕的半人马座比邻星是距离太阳最近的恒星。这颗行星距地球大约4.2光年,是已知距太阳系最近的系外行星。人类一直梦想着登上其它行星。在载人航天成为现实前,这一梦想就已存在。
最近几十年,科学家发现数千颗系外行星,包括附近恒星系统的行星。这些发现让载人探索系外行星的梦想进一步照进现实。不过,星际旅行面临无数技术挑战,只有战胜这些挑战之后,我们才能实施载人星际探索任务。还有很多疑问需要找到答案,应该派遣何种飞船造访比邻星b或者附近的其它系外行星?飞船上又应该配备多少人员?
一支法国科学家小组对第二个问题进行了研究,计算出确保多代船员身体健康并且顺利抵达比邻星b所需的最小人员编制。此项研究由斯特拉斯堡天文台的天体物理学家弗雷德里克·马林和创业公司Casc4de的粒子物理学家卡米勒·伯鲁菲进行。研究论文《计算半人马座比邻星b多代太空之旅的最小人员编制》于最近在线刊载,不久后将刊登在《英国星际学会杂志》上。
研究中,马林和伯鲁菲对一系列星际旅行设想进行了评估,包括核脉冲推进和核聚变火箭等更传统的方式,以及突破摄星这样更具现代感的概念。无论是无人还是载人探索,这些任务仍有很长的路要走。为此,马林和伯鲁菲还对近期内将要上演的任务进行了分析,例如美国宇航局的帕克太阳探测器。在确定速度和耗时的基准后,马林和伯鲁菲又将目光投向确保船员身体健康并且顺利抵达比邻星b所需的最小编制。
借助马林编写的一个新代码,他们进行了一系列蒙特卡罗模拟。根据他们的结论,如果派遣世代飞船前往距离地球最近并且拥有潜在宜居行星的恒星系统,最少需要配备98名船员。低于这个人数,成功几率将大幅降低。如果只有32名船员,成功几率将降为零,因为一个如此小的群体将不可避免地发生近亲繁殖。待到飞船抵达比邻星b时,登上这颗星球的将是一群遗传上存在缺陷的殖民者。让这样的殖民者开拓比邻星b显然不是一个好主意。
虽然星际旅行所需的技术和资源要在几代人之后才能成为现实,但研究相关要素具有非常重要的意义。我们要做的就是尽早确定星际探索任务的成功几率以及哪些因素能够提高成功率,最终将这些发现应用于未来的任务。马林和伯鲁菲的研究具有非常重要的意义。它们首次考虑了生殖等重要的生物学因素,以及这些因素如何影响船员。马林指出:“我们的研究旨在对世代飞船进行仿真模拟,为未来的太空探索做好准备。
这是一项跨学科研究计划,利用了物理学家、天文学家、人类学家、火箭工程师、社会学家和其他很多专家的专业知识。HERITAGE是第一个用于计算存在亲属关系的星际飞船船员概率演化的蒙特卡罗代码,有助于我们确定提议的人员编制能否在几代之后仍拥有健康的身体。”马林说:“在筹备任何多代探索任务时,确定最小人员编制都是必不可少的一步,有助于敲定探索任务所需的资源和预算,在社会学、伦理学和政治层面也有启示意义。
在探讨创建任何自给自足的殖民地时,这些因素同样不可或缺。”未来几十年,新一代望远镜将发现数千颗系外行星。更为重要的是,这些高分辨率观测设备能够揭示系外行星的诸多特征,加深科学家对它们的认知。例如,它们能够揭示大气层的光谱,帮助科学家确定系外行星是否具有适居性。随着更多候选系外行星浮出水面,我们需要进一步做好准备,在准备中等待星际旅行任务的到来。
届时,我们的科学家将武装上所有必要信息,确保船员安全抵达目的地并保持身体健康,以便迎接探索新世界时可能遭遇的各种挑战。