星際殖民是一個需要經歷許多漫長旅程的過程。我們討論過一個叫做 「戴森困境」 的概念，簡而言之，它假設技術文明會傾向於擴張，而如果它們真的這樣做了，即使在數十億光年之外的星係，我們也應該能夠觀測到這種擴張。而這其中的來龍去脈是一個龐大的話題，我們必須先打下很多基礎，才能在今天深入探討這個主題。首先，我們先來簡要回顧一下幾個世紀前人們對星際旅行的看法。除了一些值得注意的例外情況，在幾個世紀前，人們並沒有過多考慮其他恆星周圍的行星，更不用說前往這些行星旅行了。在 19 世紀，地球可能非常古老 —— 擁有數百萬甚至數十億年歷史 —— 這一觀點開始逐漸被公眾所接受。與此同時，宇宙本身也有著難以想像的年齡和規模，其中布滿了恆星，而這些恆星可能也擁有同樣古老的行星，這一想法也開始出現。這裡需要說明一下：「地外的」這個詞之所以被廣泛使用，是因為早期大多數關於外星生命的概念都指向太陽係內的其他行星，比如火星和金星，就像 H・G・威爾斯的《世界大戰》或埃德加・賴斯・巴勒斯的《火星公主》係列中所描述的那樣。我們當時並沒有使用 「太陽係外的」這個詞 —— 它的意思是 「在我們太陽係之外」，而是使用了 「地外的」，意思是 「並非來自地球」。這並非偶然，因為我們當時並沒有認真考慮過星際旅行，也沒有認真思考過其他恆星周圍是否存在像地球這樣的行星。關於星際旅行的早期科幻作品出現得相當緩慢，而且往往不受觀眾歡迎。H・P・洛夫克拉夫特 —— 這位如今著名的科幻恐怖作家，在他開始寫作的一個世紀後，在他那個時代從未取得過成功。這可能是因為他的作品主要圍繞著思考宇宙的古老與浩瀚所帶來的存在主義恐懼。人類在宇宙中隻占據了一小部分空間，且存在的時間轉瞬即逝 —— 這一概念逐漸深入人心，但當時人們還沒有被迫去直麵這些概念。不過，最能激勵其他人思考和創作相關主題的可能是奧拉夫・斯塔普爾頓，他在 20 世紀 30 年代創作了關於長期存在的文明、外星生命、巨型工程、基因工程和地球化改造的作品，為許多人開啟了想像的大門。在那之後不久，科幻小說作為一種體裁迎來了爆發式增長 —— 也就是人們所說的 20 世紀 30 年代末至 40 年代的 「科幻小說黃金時代」，當時這類題材開始真正引起人們的廣泛關注。而隨著 20 世紀 50 年代末至 60 年代的太空競賽，這種關注一直持續了下去。在科幻小說開始普及外星行星的概念一代人之後，我們將人類送上了月球，不久之後又向火星發射了探測器。不幸的是，我們的太空探索就此停滯不前 —— 因為月球比其他行星近大約 100 倍，雖然我們本可以在幾十年前就將人類送上火星，但相關的成本和風險一直過高，以至於沒有人願意批準這項任務，而且從很大程度上來說，這隻不過是一次極其昂貴的 「拍照打卡」。同樣，永久性的月球基地也尚未建成。月球是人類旅行過的最遠的地方，距離地球隻有幾光秒，而它與最近的恆星之間的距離，卻是月球與地球距離的近 1 億倍。打個比方，如果地球在你的手掌心，月球在你的指尖，那麼火星就在你鄰居的院子裡，而我們最近的恆星鄰居則在另一個大陸上。因此，要認真考慮星際旅行，我們必須找到一種能夠到達那裡的方法，並且這種方法需要讓人們能夠在可承受的時間記憶體活下來。多年來，我們一直在思考各種可能的方法，現在讓我們來回顧一些更具現實意義且符合當前科學認知的方法。蟲洞和超光速旅行固然很好，我們會在未來探討這些概念，但今天我們假設我們還沒有掌握這些技術 —— 不過需要說明的是，如果我們真的掌握了這些技術，那麼除了星際旅行會變得容易得多之外，其他方麵並不會有太大變化。我們可以先排除化學火箭 —— 傳統火箭無法攜帶足夠大的有效載荷，以達到在人類文明存在的時間內到達另一顆恆星所需的速度。這就給我們留下了兩個選擇：更好的火箭燃料，或者完全不使用火箭燃料。我們有更好的火箭燃料嗎？是的。甚至在我們登上月球之前，我們就已經在考慮如何利用核能進行推進，其中一些著名的專案包括 「獵戶座計劃」「戴達羅斯計劃」 和 「遠射計劃」。簡而言之，儘管這些設計各不相同，但核心思路都是在飛船後方連續引爆核彈，利用爆炸產生的推力將飛船加速到越來越高的速度；然後在旅程即將結束時，將飛船翻轉過來，在前方引爆核彈以減速。這聽起來極其危險，但火箭技術本身就涉及到巨大的爆炸，所以這隻不過是在規模上有所擴大而已。這些核動力飛船的體積也會非常龐大，因為一個關鍵問題是，我們無法製造出非常小的核彈，尤其是能量效率不高的小型核彈。大致來說，一枚完整的核彈 —— 包括常規炸藥、裂變材料以及氫彈中的聚變材料 —— 其單位重量的爆炸威力會隨著體積的增大而提高。因此，既然較小的飛船無法承受太大的爆炸衝擊力，我們不妨建造大型飛船。這些核動力飛船的設計首次讓我們看到了到達其他恆星的可能性，因為它們可以將非常大的飛船以理想情況下約 10% 的光速送入太空，而且如果我們能夠實現我們在之前討論過的核聚變技術，速度還能再快一些，就像羽毛一樣輕。當然，這些飛船上可能還會配備核動力裝置，為船員的生命維持係統提供能量。不過，即使是以 10% 的光速飛行，到達最近的恆星也需要數十年的時間。我們還有一些理論上可以實現更快速度的方法，我們稍後會提到，但首先讓我們來看看那些早期的飛船設計。如果前往另一顆恆星的旅程需要數十年甚至數百年的時間，但飛船可以攜帶非常大的有效載荷，那麼我們確實可以將人類送到那裡 —— 但問題是，大多數人可能會在到達之前就因年老而去世。針對這個問題，人們提出了幾種解決方案，我將借用我的朋友史蒂夫・鮑爾斯的分類係統 —— 你可能在這個頻道上經常看到他的太空相關作品。史蒂夫將這些飛船分為五類。