“如果人类想要延续下一个一百万年,我们就必须大胆前行,涉足无前人所及之处。”11月5日的WE大会上,英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)通过视频发表关于探索太空、塑造人类未来的演讲时说。

霍金预计,到2600年,世界将拥挤得 “摩肩擦踵”,电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。他相信人类可以避免世界末日,最好的方法就是移民到太空,探索人类在其他星球上生活的可能。

去年,霍金与曾投资了阿里巴巴、Facebook 等的投资人尤里•米尔纳(Yuri Milner)一起,推出了“突破摄星”计划,该计划将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器,探索该星系的宜居行星。这项计划预计将花费达100亿美金。

“能够把我们现在人类的触角延伸到太阳系以外非常有意义,”突破摄星执行董事Pete Worden在接受包括第一财经在内的媒体采访时说,“我们就不再只是太阳系当中的一种生物和物种,我们将正式成为银河系里面的公民。”

探索太空就像哥伦布探险

演讲一开场,霍金抛出两个问题。首先,我们需要做什么才能够确保,在力所能及的范围内,人类的未来达到尽可能完美?其次,为什么要考虑探索其他宜居星球?

在霍金看来,伴随着人口数量的增长,地球对于人类而言变得越来越小。在过去200年中,地球的人口增长率呈指数级,即每年人口以相同比例增长。目前这一数值约为1.9%。 这个数字现在听起来可能不算多,但它意味着,每四十年世界人口就会翻一番。 例如,到2022年时,霍金将庆祝自己80岁的生日,而在他人生的这段历程中,世界人口比他出生时膨胀了四倍。

“这样的指数增长不能持续到下个千年。”霍金预判,到2600年,世界将拥挤得“摩肩擦踵”,电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。这是岌岌可危的。要想避免这样的世界末日,最好的方法就是移民太空,探索人类在其他星球上生活的可能。

但是这个理由充分吗?难道留在地球上不是更好? 霍金说,在某种程度上,今天的情况就如同1492年前的欧洲。当时的人们很可能坚信,哥伦布的探险注定是徒劳无功。 然而,新世界的发现,对旧世界带来了深远的影响。

霍金表示,人类向太空的拓展,甚至将会产生更深远的影响,这将彻底改变人类的未来,甚至会决定我们是否还有未来。它不会解决地球上任何迫在眉睫的问题,但它将提供解决这些问题的全新视角,让人类着眼于更广的空间,而不是拘泥眼下。

当人类进入太空时,是否会找到外星生命,还是发现人类终将在宇宙中踽踽独行?霍金认为,在其他条件适宜的星球上,生命存在的可能性也许极小,但宇宙是无限的,人类还是可以假设,生命会在某处出现。不过,如果概率很低,那么出现生命的两个星球间的距离,可能将变得异常遥远。

人类将正式成为银河系“公民”

在太阳系中,月球和火星是太空移民地最显而易见的选择。水星和金星太热,而木星和土星是巨大的气体星球,没有坚实的表面。火星的卫星非常小,并不比火星本身更优。木星和土星的一些卫星也存在可能。比如木星的卫星之一欧罗巴,它的表面是冰层,但其下可能会有液态水,也就可能孕育生命。但人类如何确定这种可能?是否必须登陆欧罗巴,然后钻一个洞?

事实上,星际航行必然是一个长期的目标。霍金所说的长期,是指未来200到500年。

但是霍金提出了另一种选择。去年,他与企业家尤里•米尔纳(Yuri Milner)一起,推出了长期研发计划——“突破摄星”,目标是让星际旅行变成现实。Facebook 创始人扎克伯格也参与了这一项目。如果成功,人类将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器。

突破摄星执行董事,前NASA科学家Pete Worden在接受包括第一财经在内的媒体采访时表示,这一项目的基本思路是利用激光脉冲把一个超级轻的星际飞船在半小时内加速到光速的20%左右,飞船预计在20多年后会飞到半人马座α星,进行探索。

其中,“突破摄星”涉及三个概念:迷你太空飞行器、 光动力推进和锁相激光器。“星芯片”是尺寸被缩小到仅几厘米、但功能完备的太空探测器,它将附着于“光帆”上。“光帆”由超材料制成,重量仅有几克。设想一下,一千个由 “星芯片”和 “光帆”组成的纳米飞行器将被送入轨道。 在地面上,激光器阵列将共同形成一道超强光束,光束穿过大气,以数十吉瓦的功率射向太空中的“光帆”。

这项创新背后的想法,是以光束来驱动纳米飞行器的前进。这样产生的速度虽然不及光速,但也能达到其五分之一,约合每小时1亿英里。这样的系统可以在一小时内抵达火星,几天内到达冥王星,一周内就可以追上并超过旅行者号探测器,并在仅二十年后到达半人马座阿尔法星系。重要的是,“星芯片”的轨迹可能包括“比邻星b”,这颗位于半人马座阿尔法星宜居带的行星,与地球的大小类似。正是在今年,“突破摄星”与欧洲南方天文台携手合作,进一步探寻半人马座阿尔法星系的宜居行星。

Pete Worden对第一财经记者透露,2个月前,“突破摄星”项目已经成功发射了一个行星飞行器,把它负载在一个拉脱维亚科学家所设计的卫星、印度所设计的推进器上。

但目前,飞行器仍然有不少需要攻关的技术难点,也遭遇不少外界质疑。例如,因为纳米飞行器只有几克重量,而仅能提供几牛顿推力的吉瓦功率的激光器就能解决这个问题,但这在工程方面带来巨大的挑战——纳米飞行器必须经受极限加速、极寒、真空和质子,以及与太空粉尘等垃圾的碰撞。另外,由于大气湍流,将一套总量100吉瓦功率的激光组瞄准太阳帆,也是很困难的事情。

如何让数百道激光穿过大气波动时聚合,如何推动纳米飞行器又不烧毁它们,如何让它们瞄准正确的方向,也是一大挑战。此外,还需要让纳米飞行器在冰冷的真空环境中工作二十年,这样它们才能将信号传回到四光年外的地球。

上述这些技术挑战,都是工程设计要解决的问题,霍金对此持乐观态度。他认为,工程挑战往往最终都会被解决。随着技术进步日趋成熟,人类可以展望更多令人兴奋的使命。如果“突破摄星”计划能传回毗邻星系中宜居星球的图像,这对人类的未来必将产生深远影响。

Pete Worden透露,三个月前突破摄星已经开始对外征求相关的一些计划以及方案。 “能够把我们现在人类的触角延伸到太阳系以外非常有意义,”他说,“我们就不再只是太阳系当中的一种生物和物种,我们将正式成为银河系里面的公民。”

至于这项太空计划需要多少资金,Pete Worden透露,未来五年左右“突破摄星”还需要 10亿美元金额,项目方希望这笔资可能通过来自中国、美国以及世界各地的一些企业家、投资人筹集而成。据悉,要制造一个完整版本的行星飞船,总金额预计要达到100亿美元。

以下为霍金先生的演讲原文:

你好,北京!我是史蒂芬•霍金。欢迎来到腾讯WE大会。

我今天的演讲,是关于在宇宙这一背景下,地球和人类所扮演的角色。为了最好地阐述,我需要从两个维度出发,一是思考人类的未来,二是研究我们探索太空、寻求其他潜在宜居星球的选择。我今天的目的,是问大家两个问题。首先,我们需要做什么才能够确保,在力所能及的范围内,人类的未来达到尽可能完美?其次,我们为什么要考虑探索其他宜居星球?

一个原因是,对我们来说,地球变得太小了。在过去二百年中,人口增长率是指数级的,即每年人口以相同比例增长。目前这一数值约为1.9%。 这听起来可能不是很多,但它意味着,每四十年世界人口就会翻一番。 2022年,我将庆祝自己80岁的生日,而在我人生的这段历程中,世界人口比我出生时膨胀了四倍。

这样的指数增长不能持续到下个千年。 到2600年,世界将拥挤得 “摩肩擦踵”,电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。这是岌岌可危的。然而我是个乐观主义者,我相信我们可以避免这样的世界末日,而最好的方法就是移民到太空,探索人类在其他星球上生活的可能。

但是理由充分吗?难道留在地球上不是更好? 在某种程度上,今天的情况就如同1492年前的欧洲。当时的人们很可能坚信,哥伦布的探险注定是徒劳无功。 然而,新世界的发现,对旧世界带来了深远的影响。对于那些被剥夺权利地位、走投无路的人来说,新世界成为了他们的乌托邦。人类向太空的拓展,甚至将会产生更深远的影响,这将彻底改变人类的未来,甚至会决定我们是否还有未来。它不会解决地球上任何迫在眉睫的问题,但它将提供解决这些问题的全新视角,让我们着眼于更广的空间,而不是拘泥眼下。希望这能够让我们团结起来,面对共同的挑战。

当我们进入太空时,会有怎样的发现呢?会找到外星生命,还是发现我们终将在宇宙中踽踽独行?我们相信,生命在地球上是自然而生的,是在漫长的进化后,实现了与地球资源的高度契合。因此,在其他条件适宜的星球上,生命的存在也必定是可能的。即使这种可能性极小,但宇宙是无限的,我们还是可以假设,生命会在某处出现。不过,如果概率很低,那么出现生命的两个星球间的距离,可能将异常遥远。

在太阳系中,月球和火星是太空移民地最显而易见的选择。水星和金星太热,而木星和土星是巨大的气体星球,没有坚实的表面。火星的卫星非常小,并不比火星本身更优。木星和土星的一些卫星也存在可能。比如木星的卫星之一欧罗巴,它的表面是冰层,但其下可能会有液态水,也就可能会孕育生命。那么我们如何确定这种可能?是否必须登陆欧罗巴,然后钻一个洞?

星际航行必然是一个长期的目标。我所说的长期,是指未来二百到五百年。

但是,还有另一种选择。去年,我与企业家尤里•米尔纳(Yuri Milner)一起,推出了长期研发计划——“突破摄星”,目标是让星际旅行变成现实。如果成功,在座各位有些人的有生之年内,我们将向太阳系最近的星系——半人马座阿尔法星系发送一个探测器。

“突破摄星”是人类初步迈向外太空的真正机会,为了探索和考量移居太空的可能性。 这是一项概念验证的使命,其中涉及三个概念:迷你太空飞行器、 光动力推进和锁相激光器。“星芯片”是尺寸被缩小到仅几厘米、但功能完备的太空探测器,它将附着于“光帆”上。“光帆”由超材料制成,重量仅有几克。我们设想,一千个由 “星芯片”和 “光帆”组成的纳米飞行器将被送入轨道。 在地面上,激光器阵列将共同形成一道超强光束,光束穿过大气,以数十吉瓦的功率射向太空中的“光帆”。

这项创新背后的想法,是以光束来驱动纳米飞行器的前进。这样产生的速度虽然不及光速,但也能达到其五分之一,约合每小时1亿英里。这样的系统可以在一小时内抵达火星,几天内到达冥王星,一周内就可以追上并超过旅行者号探测器,并在仅二十年后到达半人马座阿尔法星系。重要的是,“星芯片”的轨迹可能包括“比邻星b”,这颗位于半人马座阿尔法星宜居带的行星,与地球的大小类似。正是在今年,“突破摄星”与欧洲南方天文台携手合作,进一步探寻半人马座阿尔法星系的宜居行星。

目前看来,这些都可能成为现实。但我们也看到重大的挑战。1吉瓦功率的激光器仅能提供几牛顿的推力,不过因为纳米飞行器因为只有几克重量,恰恰可以克服这个问题。但是工程方面的挑战是巨大的。纳米飞行器必须经受极限加速、极寒、真空和质子,以及与太空粉尘等垃圾的碰撞。另外,由于大气湍流,将一套总量100吉瓦功率的激光组瞄准太阳帆,也是很困难的事情。

还有一些严峻的问题。如何让数百道激光穿过大气波动时聚合,如何推动纳米飞行器又不烧毁它们,如何让它们瞄准正确的方向?此外,我们还需要让纳米飞行器在冰冷的真空环境中工作二十年,这样它们才能将信号传回到四光年外的地球。然而这些都是工程设计要解决的问题,而工程挑战往往最终都会被解决。随着技术进步日趋成熟,我们可以展望更多令人兴奋的使命。如果“突破摄星”计划能传回毗邻星系中宜居星球的图像,这对人类的未来必将产生深远影响。

希望我已经解答了我演讲一开始所提出的问题。人类作为独立的物种,已经存在了大约二百万年。我们的文明始于约一万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个一百万年,我们就必须大胆前行,涉足无前人所及之处!

感谢大家的聆听。