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  • 开普勒-22B

    开普勒-22b是美国宇航局于2011年12月确认的首颗位于宜居带的系外行星,它围绕一颗和太阳非常相似的恒星公转。开普勒-22b直径约为地球的2.4倍,距离我们约有600光年,人类若使用现有的宇宙飞船飞往开普勒-22b需要2200万年的时间。

    编辑摘要

    目录

    发现行星/开普勒-22B 编辑

    开普勒-22b行星系统和太阳系行星系统对比图开普勒-22b行星系统和太阳系行星系统对比图

    美国宇航局所属开普勒空间望远镜于2011年12月确认了首颗位于所谓“宜居带”中,并且围绕一颗和我们的太阳非常相似的恒星公转的系外行星。这颗最新确认的系外行星名为开普勒-22b(Kepler-22b)。截止2011年2月份,科学家们共报告发现54颗位于宜居带的系外行星候选体,其中Kepler-22b是首颗得到确认的。

    威廉姆·布鲁基(William Borucki)是宇航局加州埃姆斯研究中心科学家,也是开普勒望远镜项目的首席科学家,正是他领导了这一次发现Kepler-22b的工作。他说:“我们第一次观察到这颗系外行星可能存在的零星线索是在望远镜升空调试工作完成后仅仅3天的时候,而到了2010年假期的时候我们终于观察到3次重复显现的凌星现象,从而可以确定此项发现。”

    基本简介/开普勒-22B 编辑

    开普勒-22b(Kepler-22b),2009年首度被观测到,它的体积是地球的2.4倍,被归类为“超级地球”。这是人类所发现的第1个拥有恒星类似太阳、且可能适合人居的世界。

    行星介绍/开普勒-22B 编辑

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    开普勒-22b直径约为地球的2.4倍,距离我们约有600光年,人类若使用现有的宇宙飞船飞往开普勒-22b需要2200万年的时间。尽管其直径比地球大上不少,但是它的轨道公转周期约为290天,和地球相差不大。它围绕运行的中央恒星和太阳非常相似,也是一颗光谱型为G的黄矮星,只是质量稍小,这颗行星的表面温度约为70华氏度(相当于21摄氏度),非常适宜生物的居住,也有可能是温暖的海洋行星。

    不过科学家们尚不能确定其地表究竟是岩石质地的还是液态或是气态形式,然而不管如何,这项发现是朝向找到另一颗地球这一最终目标所迈出的坚实一步。人类的探索太空又近了一步。

    至今开普勒-22b的确切质量和表面成分仍不清楚。如果其密度和地球相当 (5.515 g/cm),则质量可能是地球的 13.8 (2.4) 倍[calc 1],表面重力是地球的 2.4 倍[calc 2]。如果其密度和液态水相当 (1 g/cm),其质量是地球的 2.5 倍[calc 3],表面重力是地球的 0.43 倍[calc 4]。该行星可能会被归类为超级地球,但要视其实际质量而定。

    一开始据估计该行星质量可能达到地球 35 倍,类似海王星的气体巨行星,但最可能的状况是地球 10 倍质量的海洋行星。

    该行星视其实际质量可能是超级地球或“暖海王星”。

    发现历程/开普勒-22B 编辑

    该颗行星的发现是公布于2011年12月5日。该行星最早是开普勒太空望远镜于2009年中的科学任务开始后第三天被侦测到的。并在2010年下半年观测到它第三次凌日现象。额外的确认资料是由史匹哲太空望远镜和地面望远镜提供。该行星的半径大约是地球的2.4倍(海王星半径60%),距离地球约600光年。该行星环绕光谱类型G型的恒星开普勒22。

    移民猜想/开普勒-22B 编辑

    开普勒-22B开普勒-22B

    不过马上移民是不太现实的,因为位于天琴座和天鹅座方向的“开普勒-22b”距离地球约600光年之遥。此前科学家曾发现多颗位于“宜居带”的行星,可惜它们多是体积巨大的气体行星,并不适合生命生存。而“开普勒-22b”的体积并不比地球大很多,这意味着它很有可能由岩石组成,不过科学家们目前还未能证实这颗行星的组成主要为岩石还是气体或液体。这已是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星。这颗行星围绕运转的母恒星比太阳略小、略冷,但和太阳一样属于比较稳定、寿命比较长的恒星。 美国航天局总部“开普勒”项目科学家道格拉斯表示,“开普勒-22b”的发现“是我们在发现地球孪生兄弟过程中的个重要里程碑”。相关研究成果将发表在美国《天体物理学》杂志上。

    宜居条件/开普勒-22B 编辑

    1液态水:水是一切生命之源。既然生命离不开水,搜寻地外生命的实质就是搜寻液态水。

    2寿命:孕育生命需要一个相当长时间的过程,因此一个星系中要有生命存在,它的中心恒星寿命不能太短。通常认为,中心恒星寿命至少要达到10亿年,才有可能在它的行星系中孕育出生命。

    3“保镖”巨型气态行星:一颗行星上要有生命存在,除了必须要满足到中心恒星的距离、行星本身的类型和大小这三个条件之一外,它周围的环境对能否演化出生命也起到决定性作用。一个行星系所具有的巨型气态行星数目就是一个重要条件。在我们的太阳系中,木星和土星均属于巨型气态行星,它们具有很大的质量,实际上充当着地球的“保镖”。它们像棒球手套一样抵挡了彗星对地球的侵袭,能够偏离或者吸引可能碰撞地球的彗星。

    宜居指南/开普勒-22B 编辑

    据英国媒体6日报道,科学家已经开始制作一个系统的“宜居星球指南”,把迄今为止发现的适合未来人类移居的星球分门别类。据悉,人类已发现47颗行星和卫星可能符合人类移居条件。

    波多黎各大学的宜居星球实验室对人类已知的700多个星球的类型以及它们各自所在的太阳系进行分析,发现绝大部分星球不具备生命体存活的条件,其中只有47个星球进入“第二个地球”的候选名单。据悉,已被发现的许多星球都属于像木星和海王星那样的气态巨行星,但它们与围绕运转的母恒星距离太近,无法提供像地球那样的气候条件。只有少数星球拥有合适的大小和运行轨道,适宜生命存活。

    这个指南使用创新的评估标准,比如类地指数、宜居带距离、分类系统以及与地球过去、现状的对比结果等等。分析结果表明,只有2个已知星球符合该指南的宜居程度,它们是代号为格雷斯581d和HD 85512b的星球,其他15个行星和30个卫星进入候选名单。

    正如这次发现“地球兄弟”开普勒-22b行星的科学家艾伦·波斯所说:“开普勒-22b的发现证明了地球人并不孤单,宇宙也许充满了各种生命体。”

    科学解析/开普勒-22B 编辑

    先来看看我们最熟悉的太阳系:太阳系共有8颗行星,只有地球上存在宜人的气温,使水能以液态形式长期存在于地表之上。为什么会这样?根本原因在于,地球到太阳的距离既不太近,也不太远,接受到的太阳辐射刚刚好。太阳周围能够满足这一条件的区域,就被称为“宜居带”(habitablezone)。

    不同恒星的宜居带到恒星的远近并不是固定的,与恒星性质有很大关系。如果一颗恒星温度和亮度都比太阳高,宜居带就会离它稍远一些;如果温度和亮度都比太阳低,宜居带就会稍近一些。此外,宜居带也不是一个范围非常狭窄的区域。太阳系的宜居带从金星轨道外侧一直延伸到火星轨道外侧,因此严格说来,地球和火星都在太阳系的宜居带内。只不过火星质量较小,留不住浓厚的大气,后来变得寒冷而干燥,不适宜居住了。

    “开普勒-22b”围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转,这颗恒星发出的光比太阳光弱大约25%,因此那里的宜居带要比太阳系里的宜居带更靠近恒星一些。而在另一方面,“开普勒-22b”到母星的距离又比地球到太阳的平均距离近了大约15%,恰好使它舒舒服服地落在了宜居带中。因此,如果新行星的性质与地球相似,液态水就可以在那颗行星的地表上长期存在。

    激光帆

    "遥远海洋"号在飞离地球之后,张开了一张直径5公里的巨大的激光反射帆。

    激光帆是利用光压为飞船提供飞行动力的装置。在太阳系范围内,可以借助太阳辐射作为动力,为飞船提供加速度。但随着飞船逐渐驶离太阳系,就需要人造的激光为飞船提供推动力。

    从人类建造的月球激光动力基地发射的巨大激光光柱准确地照射在这张激光帆上,使其发出亮白色的耀眼光芒。月球上含有丰富的核聚变材料氦-3,在月球上建造的激光动力基地由可控核聚变电站提供长期的巨大能量,它发射出的激光不会像在地球上那样受到大气层的阻碍作用,将持续为"遥远海洋"号提供推力,使其不断加速。尽管这种加速进展得比较缓慢,但由于宇宙空间中并不存在阻力,所以从理论上说,激光帆方式的宇宙飞船可以被最终加速到接近光速。

    激光帆最大的技术障碍并不是光线随着空间距离的增加而减弱,而是照射的精度。随着飞船的远离,照射精度越来越成为巨大的挑战。一方面,激光发射方向控制装置不可能做到无限精确,另一方面,宇宙空间中的星系引力场也会改变激光的运行路径,计算这些引力场对激光路径的干扰变得越来越复杂,计算结果也会出现积累性误差。所以,飞船最终还是需要借助自身的动力装置提供加速度。

    我们知道,"遥远海洋"号也是一艘靠反物质提供动力的飞船,这些能量将在激光帆无法再提供持续动力之后启用。

    曲线飞行

    在地球上看,这艘飞船的飞行路径是曲曲折折的,但经过科学家精密的星际引力场计算之后,发现这样的路径才是飞往目标的最佳路径,也可以说是最短路径。

    失去联系

    在飞离太阳系之前,人类还与这艘飞船保持着密切的联系,但随着飞船的远离,通讯变得越来越困难。发出的无线电信号需要几个星期后才能被回复并返回地球。这样的信息越来越缺少时效性,所以"保持联系"已经变得几乎没有意义。

    地球人类的社会生活也在发生着巨大的变化,战争与和平、国家的兴亡、民族的崛起和衰落一幕幕上演,地球上每天发生的事情太多了,这艘飞船也逐渐沉入了历史的长河,甚至被很多后代所遗忘,只有少数科学家还在长期关注着这艘“遥远海洋”号。而其间,人类又在研究更加先进的宇宙飞船。到了2100年,"遥远海洋"号在人类的视线中已经逐渐淡出。人类又发现了更多的新的宜居行星,并且已经发现有智慧生命的迹象,那才是人类新的飞行目标。而仅仅飞行了30多年的"遥远海洋号"还要有2300年的路要走!

    巨大威胁

    当"遥远海洋号"飞行了180年后,它的速度已经达到了0.35倍的光速,这样的速度是它可以达到的最大值了。宇宙空间的真空状态让它可以长期保持这样的飞行速度。但最让这艘巨大飞船头疼的是宇宙中的一些物质-宇宙尘埃时刻都威胁着飞行的安全。

    飞船外表复盖了厚度超过2米的凯芙拉纤维,这是一种制作防弹衣的高强度纤维,是飞船被动安全防护系统的最后一道屏障。

    在长达几千年的飞行中,飞船主要是靠主动防护系统确保飞行安全的。危险物质探测雷达可以探知可能撞击飞船的一切物质,解决的方法只有躲避障碍和摧毁障碍两种,这都有赖于对危险物质运行轨迹的精准计算。

    最后希望

    在“遥远海洋号”飞行了260年之后,收到了来自遥远地球母亲的最后一个信号。

    这组信号中包含了一个悲剧的结果:地球上爆发了全面的核子战争,人类文明已经被严重破坏!人类再也无力维持巨大而复杂的航天工程,核冬天甚至威胁着人类的繁衍。

    苟且生活在地下的人们从古老的书籍上查询到“遥远海洋”号的资料,他们得知那艘飞船上载有人类的精子和卵子,这些基因也许会在人类灭亡后成为人类最后的希望。

    不过此时的“遥远海洋号”还只是一艘“无人”宇宙飞船,它还无法理解什么叫“悲剧”,更不会悲伤落泪,它只是简单地将这些信息存储在电脑数据库中。对于这艘飞船来说,它的旅途还只能算是刚刚开始。(未完待续)

    NASA证实

    这颗行星并不像国内一些媒体所传的那样,是“首颗适合居住的类地行星”。NASA的官方网站在发布这一消息时,使用的标题是“NASA'sKeplerMissionConfirmsItsFirstPlanetinHabitableZoneofSun-likeStar”,正确地翻译成中文应该是“NASA开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星”。

    这里的“首颗”,指的只是开普勒计划证实的首颗,而非天文学家发现的首颗宜居行星。事实上,开普勒在它监测的大约15万颗恒星周围,迄今为止共发现了2326颗疑似行星的候选者,其中大小与地球接近的有207颗,超级地球有680颗,海王星大小的1181颗,木星大小的203颗,还有55颗比木星更大。

    开普勒探测器必须观测到4次星光变暗,才能确定这一现象确实是由行星遮挡星光所致——这一步骤就叫做“证实”。在曾经开普勒公布的行星候选者中,可能位于“宜居带”中的共有54颗,而此次宣布的“开普勒-22b”就是其中第一颗得到证实的行星。在现如今最新公布的行星候选者中,可能位于“宜居带”中的仍有48颗。

    相关小说/开普勒-22B 编辑

    "620光年不是一个容易达到的距离。"

    在2050年,人类制造的宇宙飞船已经可以达到0.3倍的光速。即便如此,要飞往开普勒-22b仍需要1900年的时间。

    根据爱因斯坦的相对论,人类在乘坐0.3倍光速飞船的时候,时钟将会变慢,人类的寿命可以自动延长30%。如果等待人类实现0.99倍光速飞船,时钟速度为正常值的1%,人类寿命自动延长100倍,然而,620光年仍不是容易达到的距离。显然,只凭借提高飞船速度,是无法飞往开普勒-22b的。

    "如果大幅度提高飞船速度变得遥遥无期,那么提高人类的寿命将成为第二选择。"

    人体冷冻复原技术在2050年仍然无法完全实现。人体内的水分在低温状态下会冻结,产生的冰晶会刺穿生物体的细胞壁,将组织细胞杀死,人类是无法复活的。类似蟾蜍体内的糖类防冻剂在高浓度替换到人体后,虽然可以避免冷冻冰晶的产生,但在解冻之后无法还原成为正常的细胞液,对人体造成不可恢复的破坏。

    "如果不能延长人类的个体寿命,可以将人类的繁殖过程全部放入飞船"

    这需要及其庞大的飞船!将人类最小的可繁衍群体整体载入飞船,为他们提供从出生到成熟再到继续繁殖的全部环境,并且确保这个几十代甚至上百代的人类能够持续保持非近亲、健康、教育、劳动、自给自足、和谐、安定的社会环境....。在2050年人类已经可以制造鱼类和低等哺乳动物的生态球,啮齿类哺乳动物的生态球至少需要直径为1公里的全密闭球体体积,人类还没有能够对这个生态球的持续性给予长期的实验验证。人类自身的生态球实验刚刚处于起步阶段,根据科学家的计算,至少需要直径为25公里的全密闭球体体积,这在地球上尚未获得成功,何况是放到宇宙飞船上?

    "生物技术非常成熟!携带人类基因物质的飞船准备就绪!"

    在2050年,冷冻精液和冷冻卵子(又名"雪藏卵子")技术早已非常成熟。只要将这两种物质载入飞船,就可以持续飞行几千年,甚至是上万年。当距离目标星球几十年时间的时候,飞船将自动启动"人类生长抚养系统",将精子和卵子解冻后结合,放入"人造子宫",经过孕育后产生新的人类生命。

    "人类生长抚养系统"是生物技术的最新研究成果,它可以从单细胞开始自动抚养人类长大成人,为人类提供全部的健康生长环境,使其身心得到全面的发展。这套系统载入飞船后,将使用"宇航员培养计划",培养出10个优秀的宇航员。

    这些飞行员从未真正见过自己的亲生父母,他们的父母早在几千年前就在地球上去世了。但他们的生活环境中充满了父母和家人的影像和声音。真实的3D合成环境让他们与父母保持亲密的接触。一套完整的触觉模拟系统,通过电流准确地刺激他们大脑中的相关神经区域,让他们产生逼真的触觉和感觉。他们从小长大在日常生活中遇到的任何问题都可以得到父母的指导,因为他们父母的行为特点已经完全录入了电脑的数据库中,足以解决孩子们遇到的种种问题。

    虽然"人类生长抚养系统"也具有非常庞大的体积,但已经可以放入人类制造的超级飞船中了。

    “奔向遥远的开普勒-22b”

    终于,在2068年,一艘名为"遥远海洋"的携带"人类生长抚养系统"的超级巨大的反物质动力飞船终于隆隆地飞向了太空!人们预计,它将在2325年之后,也就是公元4393年抵达开普勒-22b,虽然所有的地球人都无法看到最终的结果,但人们对未来充满了巨大的希望。

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