班傑明・富蘭克林曾說過，有耐心的人才能實現自己的願望。而在探索太空這件事上，這意味著需要極大的耐心，但回報卻是整個 ———— 銀河係。科幻作品常常向我們展示高速的光速飛船，搭載著開拓者們，在短短幾個月內就能抵達銀河係另一端的新類地行星。我們也經常討論超光速旅行可能並非可行之選，但我們仍然能夠實現太空殖民，隻是需要更長的時間，這就需要依靠世代飛船。這類飛船的速度可能達到光速的 10% 或 20%，抵達最近的恆星可能需要一兩代人的時間，而要抵達一個更理想的候選恆星係統，或許需要好幾代人的時間。
然而，儘管已知的物理學理論確實允許這類飛船存在，但它依賴於大量對問題的樂觀解決方案，尤其是能否真正建造出一艘能以真正的相對論速度在太空中飛行且完好無損的飛船，這一點尚無定論。在本頻道，我們通常想向大家傳達的是，即便我們無法掌握科幻作品中隨處可見的超光速技術，我們如今依然能夠實現銀河係殖民。今天，我們將更進一步，提出一個觀點：即便我們的太空旅行速度連光速的 10% 都達不到，我們仍然可以通過 「慢船」實現銀河係殖民 —— 我們將這種方式稱為 「慢速殖民」。同時，我們還將探討實現這種殖民方式可能採用的不同方法。
首先，我們需要探討為何我們的旅行速度可能無法超過光速的 1%，甚至可能連 0.1% 都達不到。導致這種情況出現的原因有很多，既有客觀存在的技術上限，也可能僅僅是因為建造大型殖民飛船麵臨的現實可行性問題。例如，相比建造一艘大型殖民飛船（也被稱為 「慢船」），我們或許能夠更快地向遙遠的恆星係統發射探測器或偵察飛船，這其中涉及風險與成本兩方麵的考量。一艘搭載著十幾名船員、質量為 100 噸的機器人探測器或偵察飛船，其成本和風險與一艘質量達 10 吉噸、設計可搭載 10 萬人以及完整生態係統的圓柱形殖民飛船相比，簡直是天差地別。要讓這樣一艘 「慢船」 加速和減速，所需的質量和燃料是前者的 1 億倍。而且，一旦發生意外，「慢船」 上喪生的是眾多家庭和一個完整的社群，而不是幾名明知風險卻依然勇敢前行的探險家，更不是一台毫無感知的計算機。
即便不考慮火箭方程（速度提升所帶來的成本代價會因火箭方程而變得更加高昂 —— 速度提高 10 倍，所需的能量或燃料就會增加 10 的平方，即 100 倍；速度提高 100 倍，所需燃料則會增加 100 的平方，即 10000 倍），我們也有充分的理由認為，這並不會對殖民飛船構成真正的限製，因為人們通常認為飛船所需的燃料要麼是儲量極其豐富的氫，要麼是氘。
但這一前提是我們已經掌握了可控核聚變技術，至少是氘 - 氘聚變技術，並且能夠將其小型化，應用於宇宙飛船。然而，我們目前尚未實現可商業化的核聚變，甚至有可能永遠無法實現。更重要的是，核聚變反應產生的能量需要轉化為飛船尾部的推力，而飛船是由實際的材料製成的，這些材料無法承受高溫而不熔化，因此飛船的最高速度可能會低於質量 - 能量轉換或核聚變理論所暗示的速度。
【記住本站域名 台灣小說網伴你閒，𝓉𝓌𝓀𝒶𝓃.𝒸ℴ𝓂等你尋 】
我曾聽到有人質疑，利用核聚變反應，我們能否實現超過 50 千米 / 秒的排氣速度？要知道，這一速度還不到質量 - 能量轉換率理論上應能達到的速度的百分之一。雖然我認為我們完全有能力實現更高的排氣速度，但從現實角度來看，如果 50 千米 / 秒就是速度上限，那麼通過推力本身所能達到的飛船最高速度大概也就是排氣速度的三倍，即 150 千米 / 秒。不過，這一速度比 「帕克」 太陽探測器在向太陽飛行過程中藉助引力助推所達到的速度還要略慢一些。所以，不要把 150 千米 / 秒看作是某種超級科幻的速度，它雖然很快，但光速是它的 2000 倍。接下來，我們要討論的飛船速度範圍就在這個水平，最高能達到這個速度的 20 倍，即光速的 1%。為了讓大家有更直觀的概念，300 千米 / 秒相當於光速的 0.1%，3000 千米 / 秒則相當於光速的 1%。我們通常會將千米 / 秒縮寫為 km/s。
從比例角度來看，我並不擔心無法達到 0.1% 光速（即 300 千米 / 秒）。這個速度限製更多是基於假設得出的 —— 或許我們會發現工程環境過於惡劣，無法建造出速度更快的飛船；又或者可能會出現一些意想不到的限製因素。此外，我們有很多提高速度的技巧，比如藉助行星或恆星進行引力彈弓加速、用雷射加速飛船並利用燃料減速，甚至在接近目的地時使用太陽帆 —— 在目的地附近安裝相關裝置，讓太陽帆完成最終的減速，使飛船在目標恆星係統周圍停泊。
不過，在速度顯著提高的情況下，這些技巧中的很多效果都會大打折扣。以經典的太陽帆為例，利用太陽帆為飛船減速，關鍵在於恆星對太陽帆施加的能量以及這種能量能夠持續的時間。如果飛船飛行速度過快，那麼恆星對太陽帆施加能量的時間就會縮短。另一方麵，飛船速度越快，星際氣體和塵埃顆粒與太陽帆發生碰撞產生的能量就會大幅增加，由此產生的阻力功率會隨著速度的立方而增長。
因此，一艘飛船可能會在離開恆星係統時，利用雷射推動太陽帆加速；在進入太空後，依靠核引擎繼續飛行；在接近目標恆星係統時，再次利用太陽帆，藉助與氣體顆粒的碰撞來減速，最後再讓太陽帆或磁帆完成最終的減速操作，使飛船在目的地周圍停泊。
目前，人們普遍認為我們至少能夠達到 0.1% 光速（即 300 千米 / 秒）的速度，所以今天我們就以這個速度作為案例之一來展開討論。
然而，對於能否達到 1% 以上的光速，人們仍存在較多爭議，這在很大程度上是因為隨著速度的增加，氣體和塵埃碰撞產生的能量會隨著速度的立方而增長。要知道，物體的動能會隨著速度的平方而增加，而在飛行過程中，飛船與太空物質碰撞的頻率也會隨著速度的增加而提高。因此，如果飛船速度提高 10 倍，那麼它與太空物質的碰撞頻率會增加 10 倍，每次碰撞產生的能量會增加 10 的平方，即 100 倍，總的碰撞能量功率就會增加 10 的立方，即 1000 倍。