原创 旅行者1飞了47年,还能联系地球?小说太空之城,已实现弦通信
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2024-07-24 02:01:55

图为小说《太空之城·反击》

你知道,目前距离地球最远的探测器是什么吗?

是美国航空航天局NASA于1977年9月5日,发射的空间探测器“旅行者1号”。这艘探测器迄今为止已运行了47年,目前距离地球约240亿公里。

240亿公里是一个什么概念呢?即便是达到每秒30万公里的光速,也需要20多个小时才能赶上“旅行者1号”。

正因为距离太遥远,所以通信问题一直困扰着科研工作者。去年11月份,“旅行者1号”出现了太空远航以来最大问题:传回地球的数据成了乱码。换句话说,人类已经无法从“旅行者1号”上,获取到有价值的信息。

不过,在今年3月份,从美国传来一个好消息。美国工程师团队表示,“旅行者1号”的飞行数据子系统出了问题,正在努力恢复“旅行者1号”的通信,离解决问题又迈进了一步。

那么,在工程师团队的努力下,未来“旅行者1号”还能不能联系到地球、继续传回有用的数据呢?

截至目前,地球作为宇宙中,唯一被发现存在生命的文明,人类当然希望“旅行者1号”能飞到更远的星际空间,继续向宇宙传递人类文明的信息。与此同时,在“旅行者1号”飞向宇宙空间的过程中,我们也希望它能给地球传回更多有价值的信息,让我们看到一个更加广阔的宇宙。

图为“旅行者1号”

总之,地球人对这艘太空探测器寄予了厚望。然而,理想很美好,但我们也要面对现实。“旅行者1号”飞得越来越远,地球想要联系上它,通信只会越来越困难。

一方面,“旅行者1号”采用的是无线电通信技术,并利用电磁波中的S波段和X波段与地球进行通信。在走向太空深处时,S波段和X波段在通信频率、信号传输距离、数据传输能力等方面,明显存在不足。

另一方面,“旅行者1号”装备了一台直径达3.7米的抛物面高增益天线。目前在240亿公里这个距离上,该天线辐射电磁波的主瓣方向束半宽最大只有1.3度。通俗点来说,探测器上的天线位置,一旦稍微出现点偏差,电磁波辐射功率就会大幅度降低,通信会受到影响。

以上两方面,是导致“旅行者1号”时常失去联系的主要原因。同样这两点原因,也揭示出了无线电通信技术的固有弊端。

不过话又说回来了,“旅行者1号”毕竟是上个世纪的产物,如今随着通信技术的不断升级,那么,有没有更好的通信方式可以助力于星际通信呢?

40多年过去了,技术必然是在不断发展进步的。最近,我从一本科幻小说中,也看到了几种星际通信方式,我觉得如果用到现实世界里,用在人类探索太空上,可能将是革命性的。

图为弦的动画模拟图

我要讲的这本科幻小说,书名叫《太空之城·反击》。这本书里,首先介绍了一种通信方式,叫弦通信,或者叫弦信号。它相较于电磁波通信,速度更快,更稳定,传输的信息量更大,而且内容不会出现丢失。

弦信号在小说里原本是星际通讯手段,不过外星文明、星际联盟将它改造成了集情报窥探、先遣攻击于一体的高端间谍信号。星际联盟主人库尔塔利用弦信号肆意攻击地球人,成为其随取随用的私器。

这种非常先进的通信技术,并不是凭空而来。其理论来源,就源于我们物理学所提出的弦理论。弦理论解释称,自然界的基本单元是由非常微小的线状“弦”组成。这些弦可以有不同的振动模式,从而产生不同的基本粒子,每种粒子都是由极小的能量丝组成。所以,弦信号就是这些能量丝强化重组,进行不同星级之间的信息传输。

搞清楚了弦信号,接着,我们再来看小说里另一种神奇的通信手段,量子通信。

量子通信指的是,利用量子纠缠效应进行信息传递的通信方法。与传统的通信方式相比较,量子通信最大的优势在于,高安全性和高效率性。在《太空之城·反击》小说里,这种通信方式已得到广泛应用。

图为量子科学实验卫星“墨子号”

其实,量子通信算不上什么科幻概念,在2017年,我们国家首条量子保密通信干线“京沪干线”已实现开通,该通信干线通过两个卫星地面站与“墨子号”相连,实现了高安全性和高效率性的通信方式。不过,相比科幻世界,目前人类所使用的量子通信还在初步发展阶段。

回顾人类的通信技术发展史,从“结绳记事”到文字的出现,从电报的诞生到卫星通信的迅速发展,通信技术的变革已成为人类文明进步的重要标志。那么展望未来,人类下一次通信革命,会不会是小说里提到的量子通信或者弦通信呢?

从技术上来说,量子通信已经实现,大范围应用只是时间问题。而弦通信也有理论作为支撑,随着理论和科技的进一步突破,未来弦通信很可能也会实现。一旦这两项技术被人类广泛使用,也必然会成为推动社会发展的重要动力。

不管怎么说,今天从“旅行者1号”的无线电通信,讲到了科幻世界里的星际通信,让大家认识到了未来通信技术的多种可能性,也感受到了人类征服浩渺宇宙的雄心壮志。而我之所以有这么大的动力来做这件事,完全归功于这本特别的科幻小说,《太空之城·反击》。

图为小说《太空之城·反击》

小说里描写的广袤宇宙、璀璨的星际文明,给了我创作的信心和动力。经过我的反复阅读,我觉得它是一本非常精彩的小说,值得推荐给大家。

除了上面讲到的这些未来通信技术以外,我个人比较喜欢这本小说的原因,主要有两个:

第一点呢,首先故事内容很精彩,这是打动读者最直接的原因。小说的故事设定在2717年,700年后的地球遭遇了外星文明的入侵,地球为此反抗。相较于传统的星战剧情,小说还将人文主义精神融入其中,通过宏大的战场描写,将爱与和平,自由与正义的理念传递出来,很容易拉近读者使其产生情感共鸣。

第二点,适时使用专业术语,科学理论基础很厚实。

科幻小说虽然描写的是想象中的世界,但有真实可信的科学依据,才能使幻想变得合理,且为人们所信服。在《太空之城·反击》中,作者就适时地运用了大量科学术语,使整体故事架构充满合理性。

例如,在林子沫介绍时空维度时,用到的‘M理论’;介绍“红色猎手”战斗机时,用到的‘反物质’;介绍恒星压缩时,出现的‘氦闪’;何苏岩描述宇宙时用到的‘费米悖论’,诸如此类。大量专业术语的运用,让《太空之城·反击》完成了现实和想象的完美融合,也让读者在科幻里看到了一个真实可信的“现实世界”。

总而言之,对于这样一本非常精彩的科幻小说,如果大家也喜欢的话,可以买上一本看看。

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