宇航学报作者

再过几年，宇航员将自阿波罗时代以来再次在月球表面行走。除了阿尔忒弥斯计划（NASA 传说中的重返月球）之外，还有一些计划中的任务，包括欧洲航天局 (ESA)、日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)、中国和俄罗斯。到2030年代，美国宇航局和中国都希望向火星发送载人飞行任务，并且最终在火星表面建立一个永久基地。 然而，在星际任务方面，目前还没有载人任务的计划。虽然，有人提出了发送机器人任务的建议，但将宇航员送往附近的恒星和系外行星还不可行。然而，根据美国加州大学领导的一项新研究，星际任务可以在不久的将来进行，科学家们将委派缓步动物（水熊虫）作为他们的星际船员。 这项名为“第一批星际宇航员不会是人类”的研究，由来自加州大学圣巴巴拉分校、加州大学洛杉矶分校 健康 中心、佛罗里达大学和波鸿鲁尔大学的研究人员进行。它将发表在2022年1月的《宇航学报》上。为了他们的研究，该团队还考虑了美国宇航局星光计划如何使用能够隐生的耐辐射微生物进行星际生物学研究。 星光计划（Starlight program），也被称为星际 探索 定向能量推进（DEEP-IN）和定向能量星际研究（DIES），于2009年通过NASA空间拨款联盟成立，资金来自于NASA创新先进概念（NIAC）。 该项目与UCSB实验宇宙学小组合作，正在研究如何利用定向能来推动小型航天器达到相对论速度。 近年来，利用光帆和定向能量推进（DEP）进行星际任务的想法得到了广泛的研究。这其中就包括“突破摄星”计划，这是一个将在20年内完成的，前往半人马座阿尔法星的星际任务，参与该计划的专家来自多个领域。天体物理学家菲利普·卢宾（Philip Lubin）教授就是这样一位专家，他是实验宇宙学小组（Experimental Cosmology Group）的负责人，也是这项研究的参与者。另一个是蜻蜓计划（Project Dragonfly），这个概念来自与“摄星”（Starshot）相同的研究。 另外，还有一个雄心勃勃的计划：创世纪计划（Project Genesis），它将光帆与“机器人基因工厂”配对，以在“暂时可居住”的系外行星上播种生命。在所有情况下，光帆的主要吸引力是：它不需要推进剂，它特别轻，容易加速到相对论速度。 斯蒂芬·兰丁（ Stephen Lantin）是佛罗里达大学的博士生，他是美国宇航局太空技术研究生，也是这项研究的主要作者。对于此项目，他解释道： 上图：缓步动物可能是自然界最顽强的生物，能够在极端温度、脱水、饥饿甚至太空真空中生存。 这些特性使激光帆成为 探索 系外行星的一个特别有吸引力的选择，特别是在半人马座阿尔法星，离太阳最近的恒星系统。多年来，天文学家一直在努力确定该系统的两颗主要恒星（半人马座阿尔法星A + B）是否有自己的行星。此外，半人马座比邻星（半人马座阿尔法星的三星）有两颗离地球最近的系外行星，其中一颗围绕比邻星b运行。 然而，正如 斯蒂芬·兰丁博士 所证明的，光帆任务也有可能进行深空生物研究，测试辐射和星际介质（ISM）的极端条件对生物的影响。 斯蒂芬·兰丁博士表示： “由于使用激光帆到达星际空间所需的时间更短，一旦技术成熟（得益于其他行业的推动），新的有效载荷，特别是活体生物载荷，可以首次送入星际空间。 这样就可以回答新的研究问题。生命有机体在星际空间独特的辐射环境中表现如何？ ” 以缓步动物（水熊虫）为例，这类动物最近成为许多太空研究的焦点。这些顽强的生物很小，只有0.5毫米（0.020英寸）长，有8只脚，有爪子和吸盘。它们通常可以在苔藓和地衣中找到，在那里它们以植物细胞、藻类和小型无脊椎动物为食。其实，它们也可以在地球上的任何生物圈中找到 —— 从山顶、冰原到热带雨林和深海海沟。 它们对极端温度、极端压力、辐射、脱水、饥饿，甚至接近真空的太空环境的适应力，使它们在太空研究中显得特别有趣、特别具有吸引力。迄今为止，已经进行了几次测试，其中缓步动物被送到太空中，并暴露在极热和极冷、太阳辐射甚至太空真空中。在所有情况下，缓步动物都能忍受足以杀死其他生物体的环境，甚至还能成功繁殖出 健康 的后代。 上图：设想中的一群激光帆航天器离开了太阳系。 因此，它们将是测试在 ISM 中旅行如何影响生物的理想候选者，这将对深空任务和（也许有一天）载人宇宙飞船的星际航行，有相当大的影响。甚至，有可能调查细菌和简单的生命形式是否能在星际空间的旅程中存活下来，为新的世界播种生命。 兰丁博士认为， 除了生物学研究之外，我们是否可以更相信另一种胚种论假说呢？ 当然，在执行这类任务之前，仍有许多挑战需要克服。主要的挑战是，光帆需要依赖于成熟的激光技术，（在短期内）需要兆瓦到千兆瓦的能源。由于技术仍在成熟，使用激光帆的星际任务还没有完全准备好发射。它们就好像在远处的地平线上，但我们每天都在接近它们。 “每天都越来越近”几乎适用于今天每一个大胆而雄心勃勃的太空 探索 计划。无论是载人登月和火星任务，还是在我们有生之年到达离我们最近的恒星，几十年来一直处于研发阶段的计划终将变得可行。到本世纪中叶，在星际空间快速飞行（也许还能近距离看到一颗系外行星）的梦想可能最终会实现。