費米悖論的解答—星際航行的可實現性

事實上，在1950年的那場餐會裡費米除了討論外星人在哪裡，也問到人類多久以後得以實現接近光速的移動，當時他們認為應該就只是一二十年內的事，可是各位讀者，現在已經過了七十多年，人類到底有沒有接近這個目標呢？答案應該非常明顯。

依照目前的科技理論，實現核融合能源某種意義上算是可行性較高的接近光速移動手段，而且在宇宙中也不缺乏核融合燃料，氫與其同位素，再者包括太陽在內的所有恆星發光的能量來源就是核融合反應。而且核反應巨大的能量來源即來自著名的質能轉換公式E = mc²，E為總能量，m為參與質能轉換的物質質量，c則為光速，這代表即便只有少量物質參與質能轉換，其釋放之能量仍極為可觀，而質能轉換主要就是以核反應，核反應主要有核分裂與核融合，前者已廣泛作為能源使用，但卻難以運用在宇宙航行中。

因此為了能在宇宙航行中補充燃料，核融合能源便十分重要了，但是核融合能源運用卻遇到許多難關，因為即便是恆星，其核心溫度也要超過一千萬(當前太陽核心為一千五百萬度)度方能點燃氫融合反應，一個很重要的問題，到底有什麼材料得以承受如此高溫的環境呢？再者還有反應電漿體的穩定性，以及反應當中所釋放出的多餘高能粒子要如何處理都令核融合能源的研究停滯不前。

1950年代預測再50年核融合能源就可以商轉，到如今仍然是50年後得以運用，到底還需要幾個50年？

即便人類有朝一日成功實現核融合能源，光是在太陽系中就有數不盡的危機，儘管相較於地球大氣太陽系空間空曠許多，但在高速航行的情況下哪怕只是小塵埃，都有可能對飛船造成致命性傷害，更何況太陽系中存在著許多未知的小行星與彗星，如何偵測並高速閃避也是一大難題。

就算克服了這些難關而得以在太陽系中自由航行，進入星際空間所面對的是個對生命體更加惡劣的環境。2018年11月，NASA的旅行者2號衛星(1977年8月20日發射)通過了日光層，成為歷史上第二個離開太陽系的人造物體。（該衛星的雙胞胎旅行者1號在2012年8月成為第一個，但是旅行者1號由於傳感器故障而無法正確分析邊界。

根據旅行者2號在星際旅行中收集的輻射數據，日光層的溫度高達31,000攝氏度，大約是以前的天文學模型預測的溫度的兩倍，這表明太陽風與宇宙風之間的碰撞更加劇烈。宇宙射線比科學家們預想的要多。

儘管厚厚的等離子日光層可以保護我們的太陽系，使其免受大多數從太空飛過的有害射線的侵害，但研究人員還發現，日光層的邊界並不像預期的那麼均勻。日光層的邊緣畢竟不是一個完美的「氣泡」，而是包含允許星際輻射在某些點泄漏的多孔孔。

旅行者2號的數據在我們的日光層一側發現了兩個這樣的洞，輻射水平的峰值遠高於正常背景水平，然後又再次下降。最終，當宇宙輻射水平飛漲並保持這種狀態，很明顯，旅行者2號已經進入了我們太陽範圍以外的新空間區域。最終研究人員發現，自從1977年發射旅行者號計劃以來，該屏蔽層阻止了大約70％的宇宙輻射進入我們的太陽系。

也因此太陽風就算不是人類的朋友，但仍幫助人類擋住絕大多數更有害的宇宙射線，那什麼是宇宙射線？它是來自外太空的帶電高能次原子粒子。它們可能會產生二次粒子穿透地球的大氣層和表面。射線這個名詞源自於曾被認為是電磁輻射的歷史。主要的初級宇宙射線（來自深太空與大氣層撞擊的粒子）成分在地球上一般都是穩定的粒子，像是質子、原子核、或電子。但是，有非常少的比例是穩定的反物質粒子，像是正電子或反質子，這剩餘的小部分是研究的活躍領域。

大約89%的宇宙線是單純的質子，10%是氦原子核（即α粒子），還有1%是重元素。這些原子核構成宇宙線的99%。孤獨的電子（像是β粒子，雖然來源仍不清楚），構成其餘1%的絕大部分；γ射線和超高能微中子只佔極小的一部分。

那宇宙射線又會對星際航行造成什麼影響呢？在地球，宇宙射線被地球大氣層影響，對地面的單個人的天然本底輻射僅為0.3-0.4 mSv/y。在大氣層外，每秒約有一個質子或更重的原子核穿過指甲大小的面積，總共每秒約有5000個離子貫穿太空人的身體，打斷體內的化學鍵，引起一連串電離反應。根據美國國家航空暨太空總署（NASA）的估計，太空人在太陽系內的太空中每年受到250 mSv的輻射，體內約有1/3的DNA會被宇宙射線切斷。在月面是70-120mSv/y，近地軌道是100mSv/y，范艾倫輻射帶為15 Sv/y。太陽也會釋放大量質子與重原子核，以接近光速噴出，有時一小時內會逾數Sv，對沒有屏障的太空人是致死劑量。

但以上都還只是在太陽系內，倘若真正進入星際空間，宇宙射線量是太陽系中的好幾倍，屆時可能不只太空人的身體難以承受，飛航儀器也有可能因暴露在高能輻射下而損壞，讓星際航行幾乎不可能。

會不會其他的外星文明也面臨著類似的難題而令宇宙空間至今仍是空蕩蕩的，杳無生機呢？(其實截至目前為止，天文學家已發現數以千計的系外行星，當中也有不少是與太陽系類似的行星系或者是環境水器等條件與地球類似的星球，實在沒有太多理由認為外星生命與外星文明罕見)

或許整個科學界從上個世紀70年代起從外太空殖民的夢想，逐漸轉變為保護地球的務實觀點，可能與發現星際旅行並未如最初想像容易有關呢？值得所有人好好思考。