那这种作用力能否让人类实现星际旅行的梦想呢?其实我们只要打造出一艘面积和质量之比与被太阳光推斥的微粒一致的飞船就可以,完全没有必要让飞船的尺寸极其小。意思就是我们只要保证飞船的质量和表面积比微粒的质量和表面积大相同的倍数即可。
在一本天文学题材的小说中,主人公被运送到其他星球上就是通过上述的飞船实现的。根据小说的描述,飞船的船舱是使用最轻的材料铸造而成的,在船舱上还装有一面大而轻、可以自由旋转的镜子。当乘坐这艘飞船时,人们可以通过旋转镜子来调节镜子与太阳光线之间的角度,从而使得太阳光推斥作用力的大小发生改变,甚至使其完全消失而只受引力的影响。通过这种方法,他们来回在太空中多次旅行,连续参观了多个星球。
小说中描述的所有场景都引人入胜。但是通过精确的计算,我们意识到这种设计是不可能实现的。我们来大致计算一下,一块1平方米大小的镜子质量约为1千克,如果我们想要这块镜子在太阳光线压力的作用下达到在太阳系17千米/秒的自由运动速度,根据计算,只有在光压作用下累积130年才能达到这个速度!
当然,我们制造镜子可以选择最轻的金属——锂。假设镜子的面积是1平方米,厚度是0.1毫米,那么质量就是50克。不算承载它的飞船,仅仅是这块镜子,其达到宇宙速度的时间能够缩短到 。然而,这也只是隔靴搔痒,对于实际问题的解决没有太大的帮助。因为显而易见,宇宙飞船不可能在速度 变化如此缓慢 的情况下运行。
这些年以来,一些宇宙飞船的设计把目光投向了光线压力,人们选择把强大的人工光源(而非利用外界光线)安装在飞船上,光的粒子——也就是光子,会通过人工光源喷射出来,光子的反作用力就可以推动宇宙飞船运动。光子火箭就是指这种飞船,它的飞行速度可以高达300000千米/秒,它只需要4.2年就可以飞到距离太阳系最近的恒星——半人马座的比邻星。原子核反应是现代人类已掌握的反应类型,从理论上来分析,想要创造出人工光源,我们可以想方设法在未来将原子核转变为光子,那么这种宇宙飞船的设计就能够实现。
至于说光线压力的推斥作用范围只限于地球以外的航天站,我们在后面“人造卫星”一章中再具体讨论。
而想要通过从地球向宇宙空间发射的无线电波来实现宇宙飞船的飞行依旧是无法完成的思路。因为即使在最佳的条件下,也仅有很小一部分的发射电波能够传递到大气层以外。想要推动星际航行飞船,如果太阳辐射的机械能都难以实现的话,那么地球上无线电波的辐射恐怕也只是九牛一毛,起不到什么实质的作用,也就更谈不上利用无线电波来操纵星际航行飞船了。