超級地球若有文明將受巨大引力所困,研究稱:他們連火箭都發射不了

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 24 日 16:40 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

太陽系之外,如果真的有外星文明於超級地球發展,先別期待他們有能力駕駛太空船來找我們。一項新研究表示,這些外星人可能根本找不到擺脫超級地球巨大引力的方法,別說飛出星球了,他們連發射一枚載著衛星的火箭都困難重重。



超級地球(Super Earth)是一種繞著恆星公轉、質量可大到地球 10 倍的系外行星,可能是體積大小近似地球的行星,也可能是溫度較熱且較無冰層覆蓋的類海王星天體,於銀河系中很常見。有些超級地球的軌道明顯處於適居帶,理論上當地溫度能維持地表液態水存在、支持類似地球的生物成長茁壯,甚至可能比地球更適合人類居住:因為超級地球質量極大,地心引力也越強,能維持住更濃厚大氣層,屏蔽更多有害宇宙射線。

但一項由德國索內貝格天文台(Sonneberg Observatory)天體物理學家 Michael Hippke 獨立進行的研究(尚未通過同行審查作業)卻指出,如果超級地球也發展出外星文明,這些外星人的太空技術卻可能在受惠超級地球巨大引力的同時受其害。

人類能進入太空競賽時代,要感謝地球逃逸速度(擺脫引力束縛所需的最低速率)只需要每秒 11.186 公里,我們製造的化學推進燃料可產生足以離開地球的能量。但隨著一顆行星表面引力增加,火箭甩開引力所需的燃料量將呈指數成長。

核脈衝推進是離開超級地球唯一途徑

新研究以人類已發現的超級地球「克卜勒 20b」(Kepler-20b)為例,質量與海王星相當,距離地球約 950 光年,但逃逸速度(escape velocity)是地球 2.4 倍。聽起來差異不大?數學計算表明,假如想從克卜勒 20b 地面發射美國太空總署(NASA)即將推出的詹姆斯韋伯太空望遠鏡有效載荷(6.5噸),火箭需要裝載超過 6 萬噸燃料──相當一艘大型海上戰艦重量。

如果要發射 NASA 阿波羅計畫(Project Apollo)期間攜帶的 50 噸貨物,一枚火箭需裝載高達 44 萬噸燃料,聽起來相當不切實際──至少從我們現有技術面來看,人類史上最高、最重、推力最強的運載火箭農神 5 號(Saturn V),載著讓太空人阿姆斯壯成功登月的阿波羅太空飛行器,火箭本身重量也才 3,270 噸。

也因此,Michael Hippke 認為一個來自超級地球的外星文明不太可能成功探索外太空,他們不會有衛星直播畫面、外星球探索任務或進入宇宙當攝影家的太空望遠鏡,倒是更常使用地面型雷射望遠鏡或無線電望遠鏡進行星際通訊。

Michael Hippke 說,透過引爆原子彈將火箭拋射進入太空,核脈衝推進(Nuclear pulse propulsion)可能是外星文明離開超級地球的唯一途徑。但這種核動力不僅有技術上的挑戰(Michael Hippke 估計失敗風險達 1%),也會引發政治問題。這項研究已提交至《天體物理學》期刊。

(首圖為超級地球「克卜勒 62f」,來源:NASA