假如未来物理学不再出现重大突破，人类有可能以不超出现在科技水平太多的方式进行星际殖民吗？ 第1页

用现存的或近未来有希望的技术就可以进行“星际殖民”，但其耗资巨大、回报些微，显得很不理智。

目前技术条件下的长距离太空旅行会给宇航员带来大量的健康问题。长期重力异常引起的损伤在细胞层面发生，会不断降低宇航员的身体素质。科学家们正在研究能保证宇航员长期健康生活的宇宙飞船和空间站，例如装备厚重外壳和水罐来抵挡宇宙射线，具备复杂的下一代生命支持系统，还有旋转舱室来模拟重力——这些技术二十世纪就已经有了，没到位的主要是资金。

“星际殖民”不需要可控核聚变。核脉冲爆炸推进和代达罗斯飞船的惯性约束聚变推进是“科学上几十年前就可以做，但细节超出现在的技术水平”的情况，但无论你是否相信它们可行，“星际殖民”都是可以运行的。

宏观低速宇航：

奥陌陌^[1]、鲍里索夫彗星等星际天体展示了凡庸的大块石头乃至一些学者提倡的“氢冰山”“宇宙尘兔”之类极度脆弱的垃圾就可以星际航行，在数十亿年间都不会损毁。我们的航天器完全可以达到比它们更快的速度、远超“氢冰山”“宇宙尘兔”的坚固程度。

• 以旅行者 1 号的飞行速度，一万七千多年可以飞 1 光年，这种水平的航天器在数百万年内就足够飞到光世纪世界^[2]的每个恒星附近，而它们在被各种偶然事件摧毁前大约可以存在 10^20 年。
• 根据 NASA 用太阳帆携带探测器探索日光层的任务研究，太阳帆飞行器的速度可以达到 15~25 天文单位每年（约 72~119 千米每秒），这样飞 1 光年需要 2530~4217 年，几十万年就能飞到光世纪世界的每个恒星附近了。

一些细菌、古菌早已证明地球型碳基生命在稳固的环境里可以半永久地生存、消耗极小。

• 2020 年，科学家们在资源贫瘠的深海沉积物里找到了维持生命 1.105 亿年的细菌群落，这不是芽孢而是正常生活的细菌，其极为缓慢地取得的能量（功率约 10^-21 瓦）主要用来维持生命，在实验室里获得额外资源后又恢复迅速传代的正常周期。
• 从新墨西哥地下一块盐结晶里找到的 2.5 亿年前的细菌孢子在实验室里苏醒^[3]。
• 在航天器里配置少量放射性物质，其衰变就可以为细菌提供微弱的能流。
• 近年来，一些科学家在从大肠杆菌到耐辐射奇异球菌的微生物基因组里成功储存了信息。在微生物的传代速度大幅下降的情况下，可以期待这些信息在数百万年间几乎不会有损失，一大群微生物互为备份可以期待将信息储存数十亿年。
• 在储存信息方面并不怎么需要依赖生物体：另一些科学家用飞秒激光蚀刻纳米结构，可以期待储存信息数百亿年^[4]，足够等待宏观低速载具跨越银河。

按照上述事实，用我们现在的技术投射有少量石头和金属装甲保护的未经基因改造强化的地球生物去太阳之外的恒星附近都是没有实质障碍的。

地球上的所有生命可能来自共同的祖先^[5]，而你的生物学身体也是从一个细胞发育出来的。那么，投射能够在目标天体上铺设生物圈、制造人类的装置并不是多么遥远的事情——显然，这并不是个物理学问题，而是个生物学问题。

这是近未来发射航天器去追奥陌陌和 2I/Borisov 的计划：

亚光速宇航：

• 二十世纪就有许多学者讨论过达到真空光速的 5% 至 15% 的核推进手段。
• 2016 年，得到霍金支持的“突破摄星计划”讨论了用大型太空激光器将光帆飞行器加速到真空光速的 20% 去探索比邻星。这在理论上完全可行，也没有什么工程学上看起来不可解决的障碍。
• 用光帆推进达到真空光速 10% 到 20% 的冯·诺依曼探测器，基本覆盖银河系规模的天体系统需要约 50 万到 100 万年。这比人类种的历史还短 210 万到 160 万年呢。
• 简单的构造就可以从太阳辐射和太阳风里集结巨大的能量去推动航天器，例如戴森-哈罗普太阳风发电卫星。太阳泵浦激光、核爆泵浦激光之类非常规的激光器都可以用在这个领域。
• SWIMMER（Spacecraft With Interstellar Medium Momentum Exchange Reactions）^[6]可以达到真空光速的 5%~50%，并在电磁波束可以到达的范围内有效减速。SWIMMER 的工程挑战并不小，但其构造非常简洁、单纯，不需要任何超越的科学技术，远比光帆飞行器容易减速。根据你建造的具体规模，它可以朝临近的其它恒星附近投送大量的载荷。

太阳系的可居住化：

人类必须发展得菜但又不特别菜、长期停留在航天文明的水平，且同时具有惊人高的社会组织能力，才能整出“在太阳系的其它天体上大量居住”这种事情。

• 即便是这样，将新增人口堆积在太阳系里对这个物种有多大意义仍然存疑：如果是要降低人类灭亡的概率，飞去其它恒星系或星际空间是更加安全的。

对于戴森云，一个常见的误解是让文明社会居住在扁扁的戴森云组件的内表面，然后觉得非常难配置居住区、可能只适合意识上传到机器的文明。

一般来说，血肉之躯的文明的初等太空居住建筑更适合选择经典的奥尼尔圆柱，它们可以被配置在戴森云之中、从周围的组件处获取无线传输的电力，在其他组件遮挡了阳光的情况下可以顺便省掉圆柱体上原本设计的镜面与大窗。

水星可以被现有技术部分拆解、改装成反射镜戴森云，便于利用太阳光。

金星可以作为早期地球生物化学反应的实验基地，往上投放地球生物。

月球的氦 3 根本不值得开采，火星居住的优先度其实也很低。地月拉格朗日 L1 基地、月球挂绳、火卫一双侧长绳之类更值得建设。

在木星圈和土星圈活动不需要开采它们的核燃料，木星周围强大的辐射和等离子环流足以驱动航天器与太空建筑，土星环里含有巨量的水冰。木星和土星的多个卫星上有水冰或甲烷，其中一些的地下海里可能有生命供研究。泰坦星（土卫六）上横流着大量的液态碳氢化合物，光是其表层已知的甲烷湖泊就有地球上探明的化石燃料总储量的三百倍。

• 木星离谱的重力阱意味着用现实中的技术不值得开采、有了能开采它的技术则不屑于开采。

太阳系的气体行星里，能提供核燃料的主要是天王星，其次是海王星。这事比较次要。天王星的卫星可能也拥有地下海，也许有生命供研究。

冥王星被改成了矮行星，但“太阳系第九行星”是否存在仍然是没有定论的，还有更夸张的假说认为它是个原初黑洞。无论如何，柯伊伯带的矮行星们也能提供挥发性物质，各个位置的小行星和彗星都可以当做容易利用的原材料。

现实中，即使只用化学火箭与简单的电推、光帆之类，100 年内也可以先建设内太阳系动量交换绳网络、地月拉格朗日 L1 空间站和月球挂绳、火卫一·二双侧挂绳之类提高航天效率的基础设施；300 年内可以开始铺设轨道电站和反射镜戴森云，产生居住在太空建筑或近地小天体上的可能性。

• 但是，有可能性不代表有价值去做。人类可能永远不会“殖民”太阳系，即使进行了短时间的可居住化，也很可能在之后放弃。

已经存在的物理学理论允许的高级航行手段：

太阳系内有一些自转速度异常快的小行星^[7]，几十年来都有人认为它们的核心可能是早期宇宙里产生的夸克物质，以这种广泛存在的夸克物质来解释物质与反物质的数量差异。如果实践发现它们真是如此，那么可以期待许多特殊的性质，包括生产巨量的反物质^[8]。100 亿吨夸克物质可以生产 10 亿吨反物质^[9]，这是太阳系里能期待的最高级资源之一。同水平的就是“作为原初黑洞的第九行星”了。

• 太阳系第九行星是原初黑洞的想法已经有几十年历史，最近两年又热了一点。倘若真的如此，人类距离宇航文明就不太遥远了。

可以看看 2021 年初发表的又一个可穿越的虫洞模型：

DOI: 10.1103/physrevlett.126.101102

还有无需负能量、在亚光速时“只要”行星级质量的曲速引擎模型（由之前公开的若干倍木星质量的超光速曲速引擎修改而来）：

DOI: 10.1088/1361-6382/abdf6e

这都是已经存在的物理学。

参考

1. ^ https://www.zhihu.com/question/317557918/answer/1260525296
2. ^ 距离太阳100光年内的空间和其中的一切
3. ^ https://doi.org/10.1038%2F35038060
4. ^ 日立飞秒激光石英玻璃点阵预期可以保存数据3亿年。加州大学伯克利分校的研究人员开发的铁纳米粒子-碳纳米管复合体预期可以保存数据10亿年。南安普顿大学的研究人员开发的飞秒激光蚀刻玻璃纳米结构预期可以保存数据130亿年以上。
5. ^ https://www.zhihu.com/question/418449550/answer/1468064003
6. ^ https://arxiv.org/abs/1808.02019
7. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fast_rotators_(minor_planets)#Fastest_rotators
8. ^ http://vixra.org/abs/1310.0215
9. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Andreev_reflection

别好高骛远星际殖民了。拉一车人去撒哈拉沙漠中央，给基本的工具和设备以及封闭空间内循环的土壤种子等，让他们先过10年。10年后这些人如果还活着再谈星际殖民。

可以告诉你历史上没有成功先例。最长的是生物圈二号，持续2年。飞火星单程就要6个月，2年根本毛都不算。

这还是在地球上，无需担心辐射和真空以及人体无法承受的高低温，更不涉及星际殖民旅程要在憋屈的飞船里呆多久。这都搞不清楚，谈什么星际殖民。不要被马一龙忽悠了。

我的看法是不可能，别做梦了。

绝大部分答案可能都是科技爱好者。什么是爱好者？举个例子，太空电梯。人们根据碳纳米管的拉伸强度/质量比，YY出来的一种理论上可行的装置。实际上呢？但凡你做过一点点碳管的科研，或者懂一些土木工程，就知道这玩意只存在于人们的幻想之中。

就这样说吧，凭借人类目前的科学和工程水平，殖民火星就是人类的极限，想实现这个，都要全球统一，并且动用几乎全世界所有的科研经费。要知道，送一个火星车上火星，和送一个基地+一群人上火星的资源消耗并不是线性增加的。

至于所谓的星际殖民。飞出太阳系至少是第一步吧？有几个人对太阳系的尺寸有概念的？旅行者号探测器，飞出地球几十年了，现在刚刚出了狭义上的太阳系范围，而如果它想真正彻底飞出太阳系，还要好几百年。要是把人放在这个飞行器上，到时候就算出了太阳系，也成了一摊白骨罢了。别和我提冷冻人技术，这东西在目前的生物科技基础上，就是不可能实现的纯YY罢了。

理论YY是理论YY，能不能工程上实现，是另一个维度上的事情，很多科技爱好者对此并没有一个清醒的认识。

所以只要假设前提是目前的科技/工程水平，我们就不要妄遵自大了，能送个人去火星上留个脚印就不错了，别的就别想了。

题外话，我甚至怀疑宇宙里没有星际文明的根本原因，就是所有的文明都卡死在了现在人类的这个水平 ----- 所在星球的资源耗尽之前，科技做不到星际殖民，最后要么因为战乱，要么因为气候剧变，灭绝。

国家地理的伪纪录片《撤离地球》，就提出了仅依靠现有技术殖民外星的可能性。

除了成本巨大外，对于殖民飞船里涉及社会政治的内容一带而过，根本无法解决多种族，多文化的人群必然会发生的政治冲突。