死星“新生”记Comments
赵洋 颁发于 2014-05-28 20:00 | Tags 标签：原创, 死星
2012年11月14日，美国白宫网站的“我们人民”栏目中呈现了一条发自科罗拉多州的帖子。一位自称“约翰·D”的网友在该页面上倡议了一项签名征集活动，定见奥巴马政府供给足够的资本和资金，在2016年前建造一个与片子《星球大战》中“死星”（Death Star）类似的末极兵器系统。该示威声明写道：“通过集中国防资本建立一个超等空间站平台和兵器系统，好比‘死星’，能够刺激建筑、工程设想、太空摸索等多个行业，创造更多就业时机，并加强国防。”
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【图片出处：twistedsifter.files.wordpress.com/】
那项有趣的倡议很快引起的美国网民的重视。联名上书者激增，并快速超越了规定的更低下限人数2.5万人。根据美国的相关规定，一旦示威人数在30天内超越2.5万人，情愿者便有官僚求白宫当局停止评估，并包管将示威书发送给相关范畴的专家，最初赐与正式的官方回复。
1月11日，美国政府的回应呈现在白宫网站上。那颗在1977年的大银幕上已被天行者卢克消亡的灭亡之星可以在现实中“新生”吗？在揭晓官方谜底之前，我们无妨设身处地，操纵常识和人类目前掌握的现有手艺搀扶帮助专家阐发一下建造死星的可行性。
死星一瞥
在影片《星球大战》中，死星的全称为“DS-1轨道战斗空间站”，是银河帝国建造的巨型超等兵器的代号。那座球形军事空间站曲径达120千米。装备的火力足以摧毁一颗行星。它更大的感化是以扑灭的威胁来震慑胆敢兵变的星球。
死星由金属元件拼接而成，内部的大部门空间都用于安顿超等激光炮、推进系统和超等物量反响堆。占用空间更大的是死星的能量之源——主反响堆室。其他内部空间由一层层船面之间蜂窝般密布的小舱室构成，人员和设备散布此中。靠近死星外表的“层”为连续串的齐心船面，那些船面配有指向死星核心的人造重力发作器。齐心船面下是数千层纵横交织的程度船面，那些船面上充满了与主反响堆室相连的隧道。
天文数字的挑战
乍一看死星的曲径只要区区120千米，仅相当于北京到天津的间隔，算不上什么天文数字，用料应该很省才对。于是约翰·D的收集号召一出，美国宾夕法尼亚州的大学生就展开了计算。他们假设死星完全用钢建成（钢更便宜，其实太空设备多利用高贵的轻量合金），并假设死星上钢铁构造占总体积的比例与现代军舰相仿。得出的成果很吓人。那颗人造星球需要用1080万亿吨钢才气造出来。那就是个天文数字了。根据目前全世界的钢产量来推算，要颠末833315年才气消费处那么多钢材。仅钢材一项的开收就高达85千万亿（8.5X1017）美圆，相当于目前全球列国GDP总和的1.3万倍。有人说地球人不缺铁，地核就是由镍与铁构成的，地核中的铁足以造20亿颗死星如此。但是要如何把那些熔融的铁从几千千米深的地核平安地抽出呢？掌握了掏空一颗岩石行星手艺的地球人，造几颗死星必定也不在话下吧。他们干嘛不间接把掏空的行星当做战斗碉堡呢？是因为天然的外表看起来不敷酷吗？全展上钢板就好了，就像《变形金刚》里的赛博坦星球一样。
再看死星原素材的进轨与拆配。载人航天器常用的近地轨道距地三、四百千米，死星在那里拆配很随便被稀薄大气挈曳减速，本身浩荡的量量搞欠好还会在海上掀起潮汐。抱负的拆配轨道是3.6万千米高的同步轨道。
中国目前拥有的运载才能更大的可发射同步轨道卫星的火箭是“长征3号B”。该火箭的地球同步转移轨道的运载才能为5.0吨。假设死星实的由钢材造成，仅运输钢材到同步轨道就需要发射216万亿次火箭。不知要从哪里搞到造那么多枚火箭所需的铝合金和四氧化二氮、偏二甲肼、液氢、液氧等燃料。现实是，2012年中国发射进太空的各类航天器总量量也就100吨摆布。
组拆量量仅仅419吨的国际空间站就破费了16个最有力量的国度的14年工夫。死星量量是国际空间站的2.58万亿倍——很难想象那需要发射几艘载人/货运飞船、几位宇航员唤吸几瓶氧气、食掉几太空食物、利用几太空东西、破费几工时停止太空拆配才气完成如斯浩荡的太空设备。那些数字都是天文数字。如许浩荡到可怕的工程确实能给带来“更多就业时机”。问题是，美国有那么多人吗？
核心手艺在险峰
除了建造时间太长，耗材太多之外，死星所需的多项核心手艺在目前也都属于科幻范围。死星素质上是一个装备着“超等激光炮”的活动炮台。它以“离子推进系统”供给飞翔推力，乘员平安温馨地生活在金属舱室围成的“人工情况”中。所有那些都靠“超物量反响器”供给能量。以上四项就是死星的核心手艺。
“超等激光炮”之于死星就像火炮之于坦克，那是死星存在的意义所在。死星就是一台浩荡的、能够挪动的有人操控的激光器。在影片中，死星的激光足以令一颗类地行星内部气化而爆炸。目前人类掌握的能力最强大的激光器是美国用于激光约束核聚变的“国度点火安装”。它能够把200万焦耳的能量通过192条激光束聚焦到一个2毫米的冷冻氢球上，从而产生高达摄氏1亿度的温度。但那些能量只能庇护几十亿分之一秒，并且每年只能发射几十次激光。200万焦耳的能量其实不算大，仅能把一个大气压下0.886千克的100摄氏度的水加热为100摄氏度的水蒸气。一个2千瓦的电水壶工做16.67分钟就能够完成那件事。那看起来间隔使整个行星爆炸差得太远。或答应以来上N台类似于“国度点火安装”的巨型激光器，固然一台的个头就有三座足球场大小，但是死星的体积更大。
死星不是固定的炮台，它要运动到射程范畴内才气向目标开火。那时“离子推进系统”就派上用场了。片子中，鞭策死星前进的是呈网状散布的离子策动机阵列。等离子体是离子和自在电子的混合物，对等离子体施加电场时，它就会产生一个磁场，带电粒子被那个磁场加速，就产生推力。目前已经能造出功率200千瓦的离子策动机样机，那种策动机将在不久的未来为国际空间站的轨道庇护供给周期性推力。但200千瓦的功率仅相当于一部越野车的马力。要到达鞭策一颗金属星球高速飞翔、乖巧加减速的地步，离子策动机阵列恐怕要很大很大才行。牛顿第二运动定律能够告诉我们谜底，那里从略。
在死星内部营造“人工情况”也使人头痛。根据《星球大战》的设定，为维系死星的根本运转，至少需要一百多万人停止日常工做。而整个死星更是具有包容十亿多人的内部空间。目前宇航员在国际空间站上生活一年需要消耗4至5吨物资。一颗满员的死星需要几消耗品？为了维系人类乘员的身心安康，必需研造以高档动物为主体的自轮回生态系统。20世纪80年代末，总体积18万立方米的生物圈二号尚无法撑持7位尝试者两年的封锁生活，死星上的缩微生物圈又能做何表示？偶尔来此巡幸的银河帝国皇帝和黑武士能够食上特供的别致蔬菜，其余一百多万人天天食小球藻饼干、饮马桶轮回水受得了吗？别的，死星为何必然要做成球形？太空中没有空气阻力，任何契合工程原理的外形都是容许的。也许那是为了死星利用者的心理温馨。事实球形看起来最简洁、最完美，最能彰显帝国的军威。那方面早有胜利案例。苏联人造卫星运载火箭总设想师科罗廖夫就曾指出：“第一颗人造卫星的外形应当简单而富于表示力，要近似于天然天体。在人们的意识中，它将是人类航天时代起头的永久象征。”
要为强大的火力（官方数据：10000门涡轮激光排炮、2500门激光加农炮、2500门离子加农炮和768个牵引光束发射器）供给能源，死星得有一颗奔驰的心才行。“超物量反响器”就是如许的能源之心。在那里停止着大规模的核聚变反响，反响器外则摆列着拆有核聚变燃料的燃料罐。目前人类还不会掌握核聚变发电的手艺。但有乐看者认为到本世纪中叶可控核聚变发电将成为现实。届时人类将能够从海水中提炼氢的同位素或是在月球上开摘氦-3做为核燃料，那几乎是无限的廉价能源。但核聚变素材要到达几万万度的温度才气起头核反响，并非所有的热量都能转化为电力。所以就像核裂变电站一样，将来的核聚变电站也都将建在天然水域旁边以包管冷却用水的赐与。虽然片子里描述了天行者卢克驾机向反响堆通风孔发射了一枚量子鱼雷，随后的连锁反响引起反响堆严峻过载，摧毁了死星。但在没有空气等介量的太空，冷却只能靠辐射，不知“通风孔”一说从何而来。所以我们无法晓得拆有超等核聚变电站的死星该如何冷却发电机组和产热浩荡的激光器。也许，要运做一颗死星先得抽干一颗行星上的海水，提炼氘氚后的废水能够用做轮回冷却水。那下你晓得火星那么枯燥的原因了吧。
至于让死星以超光速游弋于整个银河系、造造人造引力场使得上面的乘员舒温馨服地工做生活不至于得上太空运动病吐逆不行……那些片子中的设定都与狭义相对论的光速更大原理和广义相对论的时空看相悖，所以还有待根底物理理论获得打破才行。死星只能迟缓地加速、减速接近目标，天花板和地板是瓜代利用的。死星上的兵士们暂时只能征服万难往争取成功了。
死星的死穴
在《星球大战》中，死星的降生是银河帝国庇护专造统治的“惧怕学说”的产品。该学说认为，与其在臣服于帝国的所有星球上破费巨量的资本，不如用一次简单的行星扑灭宣告帝国戎行将对任何叛逆停止严格镇压。
如许看来，死星是一种威慑性战术兵器，随便不动用，一旦出鞘，需要见血。那个功用类似于当今时代的核兵器。但谁来为死星试刀呢？片子中的死星发射主激光炮后，一颗行星便灰飞烟灭了。战争的目标是成功而非他杀，只要战争两边还都生活在地球上，如许能力强大的兵器在目前以及近将来的国与国战争中都不会用武之地。所以地球上的某个国度要造死星（假设它造得起），一定遭到其余国度的结合反对，最末成果很可能是地球成为“死”星。也许在天下一家的美妙日子里，死星能够用来抵御外星人的进侵。但庇护地球也没必要把鸡蛋都放在一个篮子里。官方数据展现死星上能够拆载7200艘星际战斗机、四艘防御巡洋舰、3600艘进攻穿越机、1400辆AT-AT、1400辆AT-ST、1860艘空降船……如斯看来建造并配备一颗死星的资本足能够打造一收太空舰队。一旦集大成的死星不幸被摧毁，地球的防备也宣告崩溃了。为何不把战斗力分离乖巧设置装备摆设呢？在影片中，银河帝国也是先有了太空歼击舰、太空巡洋舰后才起头建造死星的。哪个海军会在连鱼雷艇都没有的情状下，上来就造战列舰呢？
说到战列舰，死星堪称第一次世界大战时“大炮巨舰”主义的太空版。它似乎横行在海洋上的“无畏”级战列舰，拆甲厚重火力威猛。但碰着新兴的航空母舰及舰载机，就毫无招架之力了。二战中列国战列舰的命运就阐了然那一点。在片子《星球大战》中，死星也是被玲珑乖巧的太空飞船炸毁的。过于粗笨的死星，不容易防备来自多个标的目的的饱和进攻。昔日战列舰的命运，就是将来死星的命运。也许，编剧兼导演卢卡斯是想用死星隐喻银河帝国的陈旧迂腐与凝滞吧。或者，如乔治·奥威尔在《一九八四》中所说，“战争的根本行为就是扑灭，纷歧定是扑灭人的生命，而是扑灭人类的劳动产物。有些物资本来会使得群寡生活得太温馨了……为了建造新的水上浮动碉堡，却又要花大量劳动力。原则上，战争方案老是以在称心了本国生齿更低需要后把可能剩余的物资耗尽为度。”银河帝国权要鄙人一盘很大的棋，他们操纵那种无用的巨型工程来使帝国苍生处于饥饿线边沿，以便于掌握。死星就是呈现在“很久很久以前”的大洋国水上浮动碉堡。
与具有深挚科幻色彩的死星比拟，美国宇航局不久前提出的捕获小行星做为太空基地的设想可能更具现实意义。在美国宇航局和加州理工学院向白宫科学手艺政策办公室提交的一份可行性陈述中，概述了用“阿特拉斯5”火箭发射“小行星捕获太空舱”，以引导位于地球和月球之间的500吨重的小行星。那个飞翔器会开启推进器，操纵大约300千克推力阻遏目标小行星前进，并把它挈至引力平稳点。随后该小行星可做为飞往太空深处的基地。做为战争狂无妨憧憬一下，因为小行星驻泊的拉格朗日点相关于地球是静行的（“嫦娥2号”也曾到过那里），它也能够成为绝佳的对地侦查与进攻的太空基地。更妙的是，只需破费25.85亿美圆的“运费”就能够把如许一颗小行星“挪做他用”。对天然小行星停止革新后，上面能够设置生活区、能源区和兵器区。
但任何大国要把兵器送进太空，都得冒着与潜在合作敌手开展军备竞赛的风险。根据结合国《外空公约》规定，太空属于全人类，应和平开发操纵。任何建立永久性太空军事基地的动做甚至动议，城市面对和平力量和国际社会的反对声。苏联指导人就是轻信了里根政府在1983年虚晃一枪的“战术防备方案”，大幅增加军备投进，招致国民经济加速瓦解。因为片子《星球大战》的影响力，“战术防备方案”俗称“星球大战”方案。有如许的前车可鉴，加上前文所述的重重困难，美国政府还会把《星球大战》中的妄想太空兵器变成现实吗？
白宫的回复
当然不会。白宫的回复如下：
政府已经领会你们关于创造就业时机和加强国防的愿看，但是我们不成能建造“死星”，原因如下：
1.据预算“死星”的建立成本将高达850千万亿美圆。我们筹算削减财务赤字，而不是增加赤字。
2．政府不撑持摧毁行星的做法。
3．为什么我们要破费纳税人的钱往建造一个仅用单人飞船就能摧毁的“死星”呢？
在那份题为《那不是你们等待的示威书成果》的回复中，白宫治理与预算办公室科学和太空分部的主管保罗·肖克罗斯以鼓励人心的轻松笔触安抚示威者，其实美国正在朝《星球大战》等太空科幻影片的妄想前进着：
围绕地球运转的国际空间站能搀扶帮助我们领会人类将若何在太空中持久保存和繁衍。
美国如今有两个机器人科学尝试室——此中一台配有激光器（“猎奇”号火星车）——在火星上遨游，探觅生命能否曾在那颗红色星球上存在过。
太空不再只是政府的全国。通过美国宇航局的贸易乘员与载荷项目办公室（缩写为C3PO，恰与《星球大战》中的饶舌机器人同名），美国私家企业能够搀扶帮助政府向太空运输货物——很快还会运输人员，并将力争在那个十年中再次停止登月使命。
虽然美国目前没有能在12秒差距内跑完科舍尔航道的配备，但我们有两艘太空飞船（游览者1、2号）正飞离太阳系，并且我们如今正在建造一艘将飞往太阳外层的探测器。我们正在其他星系中探觅成千上万的新行星（开普勒太空看远镜），并将建造一个更强大的哈勃太空看远镜的继任者（詹姆斯·韦伯太空看远镜），它将使我们看到宇宙构成初期的样子。
我们是没有“死星”，但我们的国际空间站上有飘浮的机器人助手，还有撑持研发卢克手臂、悬浮无人机和四足机器人的国防高级研究方案局。
此前，白宫官员也处置过具有科幻色彩的示威提案。好比，2011年曾有公众要求政府公开外星人拜访地球的奥秘，对此，白宫回复说：“美国政府没有证据证明地球外有任何生命，或者外星人与人类停止过接触。此外，没有可靠的信息展现，有任何证据被隐躲在公家的视线之外。”但那一次，白宫给了示威者更多的 “正能量”。在回复信的结尾，面临那些参与该项收集行为艺术的“星战迷”以及关心此事的为数更多的科幻迷、太空迷，肖克罗斯疾唤：
“我们正生活在将来科技之中！好好享受它吧！……假设你刚好在科学界、手艺界、工程界或数学等范畴工做，原力就会与我们同在！记住，死星那种可以摧毁行星、以至摧毁整个行星系的蛮力与原力比起来几乎是沧海一粟。”