如果您是寻找外星智慧(SETI) 和费米悖论的粉丝，那么您很可能听说过一个名为“大过滤器”的概念。简而言之，它指出宇宙中的生命可能注定要灭绝，要么是灾难性事件的结果，要么是其自身造成的环境。很多谈论和猜测的话题，而不仅仅是在学术界。
史蒂芬霍金和埃隆马斯克也对这个问题进行了权衡，声称人类长期生存的唯一机会是成为“星际”。为了解决这种可能性，由美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 领导的一个研究小组最近为人类在地球以外的潜在扩张制定了时间表。根据他们的发现，我们有可能在本世纪末进入行星际，到 24 世纪末进入银河系！
描述他们发现的论文最近发表在2021 年7 月 27日的《星系》杂志上。负责团队由美国宇航局喷气推进实验室地球科学科的首席科学家兼小组组长乔纳森·H·江领导。NASA JPL 地球科学部成员 Kristen A. Fahy 和退休的能源工业工程师 Philip E. Rosen 也加入了他的行列。
大过滤器是由牛津大学人类未来研究所(FHI)的经济学家兼研究助理罗宾汉森于 1996 年提出的。在一篇题为“伟大的过滤器——我们快过去了吗？”他提出，在生物进化的宏伟计划中，必须有某种东西阻止生命出现和/或达到先进技术发展的状态。
这是 Hanson 提出的解决方案，用于解释为什么人类寻找智慧生命的尝试——尽管其假设的统计概率——迄今为止都失败了（又名费米悖论）。但正如汉森在他的论文中明确指出的那样，大过滤假设对人类也有着巨大的影响。根据过滤器所在的位置——发展的早期阶段或后期——人类可能已经通过或接近它（两种情况都不是特别令人放心）。
为了研究，蒋和他的同事们提出，自二战结束（以及核武器的发展）以来，人类已经进入了一个尚未摆脱的“危险之窗”。从本质上讲，从这一点开始，人类有能力自我毁灭，无论是核战争、生物战还是人为气候变化的结果——汉森认为这可能是“过滤器”的例子。
为了确定人类是否有可能在我们毁灭地球、消灭自己之前扩散到地球之外，他们创建了一个基础模型，可以预测从顺月空间到整个太阳系选定目的地的载人飞行任务的最早可能发射日期和附近的星星。正如通过电子邮件向今日宇宙解释的那样：
“最初，我们研究了深空任务的范围和复杂性之间的关系，因为它们与计算能力的发展有关，在太空时代的时间范围内，定量表示为每个微处理器的晶体管。了解以这种易于量化的方式表达的计算能力趋势，以及一些必要的假设，然后利用该趋势来帮助预测未来深空任务的趋势。”
最近恒星与太阳之间的相对距离的图形表示。巴纳德星是离太阳第二近的恒星系统，也是离我们最近的单星。
这就引出了另一个重要的概念，即摩尔定律，以美国工程师戈登·摩尔的名字命名。1965 年，摩尔观察到集成电路 (IC) 上的晶体管数量有望每两年翻一番。这种观察并不是最严格的科学意义上的“定律”，而是表征 20 世纪下半叶和 21 世纪（与太空时代相吻合）计算呈指数增长的一种手段。
正如蒋解释的那样，他们的模型在创建时考虑了简单性，并有望成为未来更复杂模型的“第一层”——一个超越计算能力的模型。无论如何，该模型返回了一些相当令人鼓舞的结果，表明人类文明在长期生存方面有很好的机会。在考虑太阳系内外机器人和载人任务的具体目的地时，潜在发射日期的预计时间出人意料地积极。
例如，该模型预测人类第一次火星任务将在 2030 年代末的某个时间发生，到 2060 年代执行对小行星带的任务，到 2070 年代执行到木星（和木星卫星）的任务，到 2080 年（或附近）执行到土星的任务。与此同时，机器人任务将在短短几年内完成，如比邻星（4.2 光年远）及其潜在宜居行星（比邻星 b）等太阳系外目的地（例如，突破星射），但载人任务将需要等到 2250 年发射。
类似地，机器人和载人飞船前往类太阳恒星 Tau Ceti（12 光年）将需要几十年的时间，机器人准备在 2030 年代发射，人类准备在 2270 年发射。 TRAPPIST-1 系统的机器人任务（~ 40 光年），连同其七颗疑似岩石行星，将于 2040 年左右准备发射，并在 2300 年左右完成载人任务。最后，他们考虑了对距离银河系中心约 14,000 光年的恒星的机器人和载人任务，该任务可能在 2050 年和约 2400 年（分别）发射。
作为发射时间和对数距离的函数的太空探索任务。
从所涉及的距离的日期和对数性质（如上所示）来看，很明显，人类“进入星际”所需的时间比成为星际物种所需的时间要长得多。正如蒋和合著者罗森指出的那样，如果这些距离可以用更小的尺度表示，那么比邻星仍将超过 100 万公里（700,000 英里），而火星和月球仅相距 1.6 公里（1 英里）和 11 m（12 码）距离：
“显然，进入星际将需要我们尚未开发的技术——从至少可以达到光速的适度百分比的推进系统到可以让大量船员在深海中存活多年甚至几十年的生命支持系统。计算能力的空间，可以在有限的人力输入下管理此类宏伟设计的操作。
“星际旅行，如银河系最近的大星系邻居，仙女座，还是小说非常多的东西。然而，银河系中大约有 4000 亿颗恒星——许多恒星都有自己的行星系统——让我们在未来一段时间内忙碌起来。”
前往银河系中部地区的任务甚至可能需要与一种或多种外星物种接触。这是基于蒋和他的同事最近进行的研究，该研究表明靠近银河系中心的区域最有可能发现复杂的生命和技术文明（基于统计模型）。
天文学和物理学教授兼宾夕法尼亚州立大学外星智能中心主任杰森·T·赖特( Jason T. Wright)领导的研究进一步表明了这一点，该研究模拟了太空文明可能的扩张途径。无论如何，这些结果绝不表示人类已经逃脱了“过滤器”或“危险之窗”将永远关闭。
“简而言之，我们还没有走出困境，”罗森说。“作为一个物种，我们甚至还没有建立第一个永久的外星殖民地。然而，令人振奋的是，即使在我们发言的时候，一些值得注意的努力也在朝着这个方向作出。技术潜力，以及在某些方面，如喷气推进实验室/美国宇航局，意志显然是存在的。”
更重要的是，成为行星际物种（或星际物种）的前景带来的好处远不止仅仅是生存。诚然，不把我们所有的鸡蛋放在一个篮子里，从而确保人类和无数其他地球物种免受任何人为或自然灾害的影响，可以说是将人类存在扩展到“淡蓝色”之外的最佳理由。点。”
但也有科学突破的潜力，顺月空间的商业化、小行星采矿、制造业转移到太空、丰富的能源以及作为一个物种的极大加速发展。罗森说：
“此外，地球上一些短缺的关键资源可以从其他地方补充，例如从小行星 16 Psyche 开采的金属，一些天文学家认为它是行星核心的残余物。月球被认为可能是附近可提取氦 3 的来源，氦的同位素在地球上极为罕见，可以帮助实现相对清洁的核聚变。”
夜间的甚大阵列 (VLA)。
估计人类是否会通过大过滤器，就像回答我们是否以及何时能找到地球以外智慧生命的证据一样。尽管如此，创建可以让我们更好地了解重要里程碑任务何时发生的模型是有好处的。以同样的方式，考虑生命如何以及在何处出现的理论研究可以帮助我们缩小对外星智慧的搜索范围。
从这个意义上说，蒋和他的同事创建的模型是一个很好的第一步，最终可能会导致更深入的预测模型。除了计算能力的指数级增长之外，还有更多变量可以在未来的太空探索中发挥重要作用，值得研究。气候变化当然可能是其中之一，尽管还有许多其他值得考虑。正如法伊解释的那样：
“我们使用计算能力是因为它有先验数据，但这只是一个起点。将来，我们可以使用其他因素制作更稳健的模型。其中包括人为因素、推进力和技术进步。有一些关于[人为因素]的数据，人类的寿命如何因医学进步而增加。如果我们有活过 100、150 或 200 岁的人类，也许人们更有可能在他们的领域推进技术。也许在未来，我们正在等待另一个爱因斯坦。”
罗森补充说：“我们在地球上面临着许多威胁，气候变化、生物战、核和自然威胁，我们可能无法采取任何措施来抵消这些威胁——比如小行星撞击、极端的火山活动。” “我们把所有的鸡蛋都放在一个篮子里。这是一个非常好的篮子，但它仍然只有一个。如果等待的时间足够长，自然灾害就会发生。正如恐龙发现的那样，宇宙是无情的。因此，生存的最佳选择是使我们的物种和其他地球物种的居住地多样化。”
这也许是这项研究的另一个潜在收获。如果将我们的存在扩展到地球和顺月空间之外会极大地增加我们生存的几率，那么我们应该考虑尽一切努力将时间表提前。因此，除了可能成为实现更严格约束的预测模型的垫脚石
