人类如何抵达其他星球
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0:01 - 0:04这里是利福尼亚大学
圣巴巴拉分校, -
0:04 - 0:06接下来,我们会共同讨论
一个全人类的梦想: -
0:06 - 0:09离开我们的太阳系,
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0:09 - 0:12进入另一个太阳系。
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0:12 - 0:15解决方案实际上就在我们的眼前。
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0:16 - 0:18我身上有两件东西,你们也有:
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0:18 - 0:20一块手表,和一个手电筒,
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0:20 - 0:22至少在你们的手机上
都可以找到。 -
0:22 - 0:24手表用来查看时间,
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0:24 - 0:27手电筒则可以照亮
我周围的环境。 -
0:27 - 0:30就像艺术一样,对我而言,
科学就是一盏明灯。 -
0:30 - 0:33我想以不同的方式看待现实。
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0:33 - 0:34当我打开手电筒时,
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0:34 - 0:37周围立刻就变得明亮起来,
视野也开阔了。 -
0:37 - 0:39你可以看到,
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0:39 - 0:40手电筒发出的光——
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0:40 - 0:43我手上的光不仅照亮了我的手,
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0:43 - 0:45它实际上也推动着我的手。
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0:45 - 0:47光伴随着能量和动量。
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0:47 - 0:50所以答案并不是
要用手电筒制作宇宙飞船, -
0:50 - 0:52而是要让光
以这种方式产生推力, -
0:52 - 0:54而航天器以这种方式移动——
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0:54 - 0:55就是我们今天
用化学燃料所实现的。 -
0:55 - 0:57答案是这样的:
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0:57 - 0:59将手电筒放在地球上的某个地方,
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0:59 - 1:01在轨道或月球上,
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1:01 - 1:03然后将其照射在反射器上,
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1:03 - 1:07从而推动反射器,
让其能够以接近光速移动。 -
1:07 - 1:09那么问题来了,
如何做出足够大的手电筒? -
1:09 - 1:10很明显,我手里的手电筒
起不到什么效果, -
1:10 - 1:12我的手也没有感受到任何推力。
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1:12 - 1:14那是因为这股力量非常非常小,
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1:14 - 1:17那么解决此问题的方法就是,
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1:17 - 1:20采用许多激光手电筒,
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1:20 - 1:21并及时进行同步。
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1:21 - 1:25当将它们组合成
一个巨大的阵列, -
1:25 - 1:27我们称之为“相控阵”,
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1:27 - 1:30于是就有了一个足够强大的系统。
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1:30 - 1:33如果把它做成一个城市的大小,
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1:33 - 1:37它就可以将一个
手掌大小的航天器 -
1:37 - 1:41以大约 25% 的光速推向天空。
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1:41 - 1:45这将使我们能够
在不到 20 年的时间内 -
1:45 - 1:47到达离我们只有 4 光年多一点的
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1:47 - 1:49最近的恒星,
比邻星(Proxima Centauri)。 -
1:50 - 1:53最初的探针大约是手掌的大小,
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1:53 - 1:56而所使用的反射器
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1:56 - 1:57大约是一个人的大小,
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1:58 - 2:00所以不会比我大很多,
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2:00 - 2:01大概几米。
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2:01 - 2:08它仅使用来自这个非常大的
激光器阵列所反射的光 -
2:08 - 2:09来推动航天器。
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2:09 - 2:11打个比方,
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2:11 - 2:15这就像在海上航行。
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2:15 - 2:18当我们在海上航行时,
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2:18 - 2:21会被风推动着前进,
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2:21 - 2:24在我们的例子中,
我们是在通过激光器阵列, -
2:24 - 2:26在空间中创建人造风,
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2:26 - 2:29只不过这里的“风”
实际上是激光器本身的光子, -
2:29 - 2:32来自激光器的光变成了
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2:32 - 2:34吹动船帆的风。
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2:34 - 2:35它是定向性非常好的光——
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2:35 - 2:37通常被称为“定向能量”。
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2:37 - 2:39那么,为什么今天
这一切成为了可能呢? -
2:39 - 2:41为什么我们在今天
可以讨论太空旅行了呢? -
2:41 - 2:43然而 60 年前,
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2:43 - 2:46当太空计划刚启动时,
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2:46 - 2:48人们会说:“那不可能。”
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2:48 - 2:52然而今天,这一切之所以成为了可能,
与消费者有着很大的关系, -
2:52 - 2:54具体来说,
就是你们观看视频的行为。 -
2:55 - 2:57你们正通过高速互联网
收看这段视频, -
2:57 - 3:02这项技术是由通过光纤
传输数据的光子学主导的。 -
3:03 - 3:07从本质上说,有了光子学,
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3:07 - 3:08今天的互联网才得以存在。
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3:08 - 3:11快速发送大量数据的能力,
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3:11 - 3:14与我们将要用来
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3:14 - 3:17将航天器快速发射到
恒星的技术大同小异。 -
3:17 - 3:20你们实际上已经拥有了
无限量的推进剂, -
3:20 - 3:21可以根据需要开启和关闭。
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3:21 - 3:25我们不会在整个行程中
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3:25 - 3:28都让激光阵列保持开启的状态。
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3:28 - 3:31对于小型航天器,
只需要开启几分钟, -
3:31 - 3:34就能如同开枪一般
把航天器发射出去。 -
3:34 - 3:38航天器会按照预定轨道飞行。
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3:38 - 3:42即使人类不在太空飞船上,
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3:42 - 3:45至少我们也有能力
发射这种太空飞船。 -
3:45 - 3:47我们可以对一个对象
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3:47 - 3:50进行远程监控,
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3:50 - 3:52或远程成像和遥感。
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3:52 - 3:55那么,假如当我们带着飞行任务
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3:55 - 3:57前往木星时,
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3:57 - 3:59我们可以为木星拍照,
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3:59 - 4:00测量磁场
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4:00 - 4:02和粒子密度,
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4:02 - 4:04基本上都是在进行远程探索。
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4:04 - 4:05这就跟你们
在线观看这个视频一样。 -
4:06 - 4:09目前,除月球以外的所有任务
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4:09 - 4:11都是遥感任务。
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4:11 - 4:14如果我们拜访了系外行星,
我们希望找到什么? -
4:14 - 4:16也许系外行星上会有生命,
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4:16 - 4:19我们将能够通过大气生物特征
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4:19 - 4:21或动态的画面
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4:21 - 4:23观察到生命存在的证据,
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4:23 - 4:25我们将能够看到
星球表面的情况。 -
4:25 - 4:28我们不知道宇宙中
是否还有其他生命。 -
4:28 - 4:32也许在我们执行的任务中,
我们会找到生命的证据, -
4:32 - 4:34也许不会。
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4:34 - 4:39尽管把经济学理论应用在
星际探索能力方面 -
4:39 - 4:41有些不妥,
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4:41 - 4:46但实际上,这是实现
星际探索能力的驱动因素之一。 -
4:46 - 4:50我们必须在经济
可以承受的范围内 -
4:50 - 4:52去做我们想做的事。
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4:52 - 4:53现在,
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4:53 - 4:55我们实验室中的系统
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4:55 - 5:00已经实现了
大空间内的同步能力, -
5:00 - 5:04能够达到大约 10 公里
或 6 英里的空间范围。 -
5:04 - 5:07我们已经能够实现激光系统的同步,
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5:07 - 5:09并且效果很好。
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5:09 - 5:13我们几十年前就已经
知道如何制造激光器了, -
5:13 - 5:17但是现在这项技术
已经变得足够便宜, -
5:17 - 5:19并且足够成熟,
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5:19 - 5:24让我们得以想象
如何构建巨大的、 -
5:24 - 5:27可以达到公里规模的阵列,
就像太阳能电站一样, -
5:27 - 5:32但是不会接收光,只会透射光。
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5:32 - 5:38这种技术的优点在于
它可以实现许多应用, -
5:38 - 5:40不仅适用于
小型航天器的相对论飞行, -
5:41 - 5:43还可以支持高速航天器
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5:43 - 5:46在太阳系中的高速飞行,
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5:46 - 5:47实现行星防御、
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5:47 - 5:50空间碎片清除,
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5:50 - 5:56还可以为我们的
远距离资产提供电力, -
5:56 - 5:59例如月球或其他地方的
航天器和基地。 -
5:59 - 6:02这是一项极为灵活的技术,
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6:02 - 6:04也是人类想要研发的东西,
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6:04 - 6:07即使人类并不想
将航天器送入星际空间, -
6:07 - 6:10因为该技术能够许多
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6:10 - 6:13目前不可行的应用变成现实。
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6:13 - 6:15因此,我认为这是
一种不可避免的技术, -
6:15 - 6:17因为我们有能力,
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6:17 - 6:20只需要对技术进行微调,
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6:20 - 6:23并且在某种意义上,
等经济变得更发达, -
6:23 - 6:27成本降低到足以构建大型系统。
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6:27 - 6:29目前,小型系统的造价
还是可以承受的, -
6:29 - 6:33而且我们已经开始
在实验室中构建原型系统。 -
6:33 - 6:35因此,尽管现在还不能做到
一觉醒来,美梦成真, -
6:35 - 6:37但我们已经迈出了第一步,
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6:37 - 6:39到目前为止,进展还算顺利。
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6:39 - 6:43就变革性技术而言,
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6:43 - 6:46这既是一个革命性的项目,
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6:46 - 6:49也是一个有进化意义的项目。
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6:49 - 6:53就我个人而言,
我不认为此生能有幸看到 -
6:53 - 6:57第一次相对论飞行实现的那一天。
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6:57 - 7:00我认为距达到这一目标
可能还要 30 多年的时间, -
7:00 - 7:02甚至更久。
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7:02 - 7:03但让我备受鼓舞的是
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7:03 - 7:06可以预见能够达到
最终目标的能力。 -
7:06 - 7:09就算我这代人赶不上那一天,
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7:09 - 7:12下一代人也会见证那一刻,
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7:12 - 7:13或者再往后的一代人。
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7:13 - 7:16这种成果具有
极其深远的变革意义, -
7:16 - 7:20在我看来,
我们必须沿着这条路走下去, -
7:20 - 7:22必须探索局限性是什么,
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7:22 - 7:24然后如何克服这些局限性。
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7:24 - 7:26在其他星球上寻找生命
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7:26 - 7:30将是人类最重要的探索之一,
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7:30 - 7:32如果我们能够做到,
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7:32 - 7:35并且的确
在另一个星球上找到了生命, -
7:35 - 7:37就将永远改变人类。
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7:37 - 7:38生命中的每一件事
都有其深刻的意义。 -
7:38 - 7:40如果你观察得足够深入,
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7:40 - 7:44就会发现生活中令人难以置信的
复杂、有趣和美丽的事物。 -
7:45 - 7:48我们每天接触到的微小的光子
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7:48 - 7:51也是如此。
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7:51 - 7:56但是当我们把目光投向外太空,
同时想象一番更广阔的天地, -
7:56 - 7:59一个同步的激光阵列,
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7:59 - 8:03我们就可以想象到
生活中那些非同寻常的事物。 -
8:03 - 8:05而去往另一颗星球的能力,
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8:05 - 8:08就是这种非凡的能力之一。
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8:09 - 8:14(鸟鸣)
- Title:
- 人类如何抵达其他星球
- Speaker:
- 菲利普·鲁宾
- Description:
-
我们可以离开太阳系,进入另一个星系吗? 天体物理学家菲利普·鲁宾(Philip Lubin)讨论了使用激光推进小型航天器的巨大潜力,这是人类首次执行星际飞行任务。 了解这项变革性技术如何帮助我们到达距离我们最近的恒星比邻星,并从根本上改变我们对宇宙的理解。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 08:31
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