Borealis Dynamics · Borealis Horizon
簡化

詩意許可

Borealis Horizon 為了讓這趟旅程成為可能所做的簡化:現實怎麼說、模擬改做了什麼,以及偏差有多大。

太空船 01

引擎

一具完美的光子火箭:所有燃料都轉化為光,以準直光束向後射出,沒有任何損耗。這樣的引擎並不存在;船上沒有燃料艙、散熱器,也沒有備用量。即使是物質與反物質湮滅,也有很大一部分能量會流失到無法準直的產物中,而任何這類損耗都會讓出發質量成倍增加。

乾質量 100 t · 出發質量 5.20十億 t(比值 5.2 × 10⁷ = e17.77)· 燃料能量 4.7 × 10²⁹ J,相當於太陽 20 分鐘的輻射 · 出發時的光束功率 1.5 × 10²² W
理想化防護盾

太空船穿越星際介質,彷彿介質碰不到它。在這樣的速度下,恆星之間的氣體會以能量極高的質子束撞上船首——轉向時每個質子 3.4 TeV,而通量隨 γ 的平方增長。儀表板計算撞上防護盾的量,並假設有一面承受得住的防護盾;沒有任何東西會磨損,也沒有人會生病。Semyonov(2009、2020)估計,迎面而來的氣體是相對論旅行中最強烈的輻射,需要本模型所沒有的屏蔽。

模型在整趟旅程中只使用單一密度:每立方公分 0.1 個原子(太陽所在的本地泡的密度);在太陽附近和 M16 的空腔內,氣體更稠密。

轉向時:每質子 3.4 TeV · 防護盾受熱 59 GW/m²(≈ 太陽表面輻射出射度的 930 倍;在 1 原子/cm³ 的氣體中再多 10×)· 防護盾平衡溫度 ≈ 32,000 K · 乘員劑量、塵埃侵蝕與次級輻射:未建模
重力與乘員

船上時間十七年間維持恆定的 1 g,在半程瞬間轉向,減速時則由船首引擎讓駕駛艙始終朝向目的地。真正的火箭會讓整艘船掉頭,期間有好幾分鐘處於失重。這裡沒有維生系統、沒有食物,船上的十七年也不會帶來任何後果。

轉向:模型中為 0 s · 維生系統:未建模

出發與航線 02

基地

海岸基地是虛構的,設施和地形都是為這個場景創造的。附近的海岸線和河流是程序生成的,並非任何真實地點的測繪;基地的緯度等於 M16 的赤緯(−13.9°),視覺上的經度固定不變,好讓基地保持在太空船下方。雲層結合了 NASA 的一張歷史影像與生成的細節,並不代表出發當天的天氣。天空在 50 到 100 km 之間轉暗,這是視覺上的選擇。

太空船垂直爬升,一開始就指向 M16——彷彿出發那一刻星雲正位於基地的天頂。事實並非如此:2026 年 10 月 19 日中午,在那個經度上,M16 距地平線約 30° 高。

爬升

太空船從地面沿直線出發,推力 1.1 g——最初幾分鐘的淨加速度為 0.1 g——並在高度 311 km 處切換為恆定的 1 g,不考慮大氣、阻力、氣動加熱、地球自轉、停泊軌道或太陽重力。沒有任何真實載具是這樣出發的。若改從 400 km 的軌道出發,船上時間會相差 41 分鐘,燃料相差 0.008%。

忽略的太陽重力:g 的 0.06% · 忽略的地球自轉:465 m/s · 忽略的地球公轉:29.8 km/s
直線

航線是一條從地球到創生之柱前方某個選定點的直線。沿途沒有任何東西讓太空船偏轉或改變速度:沒有重力助推,飛越的行星只是布景,不是質量。太空船抵達時相對於地球靜止,而模型完全不給 M16 任何速度——太陽和星團都隨銀河系公轉,彼此之間也有相對運動,但目標一直停在照片所定的位置。

相對速度 1 km/s 時,目標在 7,000 年內移動 0.024 光年;每秒數十公里時,則是光年的一小部分
距離

模擬採用到 M16 中心 7,000 光年的距離,這是教科書上的經典數值,星雲的每個尺寸都是測得的角度乘以這個距離。Gaia 任務的視差(Kuhn et al. 2019)將 NGC 6611 星團定在 1,740 ± 130 秒差距處,約為 5,700 ± 400 光年。

採用 7,000 光年 · Gaia 5,700 ± 400 光年 · 船上時間 17.2 → 16.8 年 · 地球時間 ≈ 7,000 → ≈ 5,700 年 · 創生之柱高度 8.6 → 7.0 光年
停船點

創生之柱所在的平面位於所採用的 M16 中心之前 8 光年處(設計值),太空船停在這個平面之前 7 光年處,速度為零,燃料恰好用完。這個位置是設計上的選擇:從距最近一面 6.9 光年處看,高 8.6 光年的創生之柱無法完整放進擋風玻璃。

航程 6,985 光年 · 停在距創生之柱平面 7 光年 處

時間與地球 03

地球影像

地表是 NASA 的 Blue Marble 地圖,一張 2004 年 1 月的合成影像,沒有氣象、季節,也沒有亮起的城市燈火。顯示的地球不會自轉:子午線和晨昏線都維持在出發那一刻的位置,好讓基地保持在太空船下方——六小時後,等它離開畫面時,真實的地球早已轉了四分之一圈。

地圖:Blue Marble,2004 年 1 月 · 顯示的自轉:無
時鐘與通訊

計算訊號延遲時,地球固定在出發點:它半徑 8 光分的公轉軌道不列入計算。沒有真正的通訊:沒有人發送、沒有人回應,船上電台是虛構的。船上曆法以 365.25 天為一年、一年的十二分之一為一個月,採用巴西利亞時間。

延遲計算中的地球公轉:忽略(6,985 光年中 ≤ 8 光分)

天空 04

恆星

天空中有 299,858 顆編目恆星——109,400 顆來自 HYG,190,458 顆來自 Celestia 的 Gaia EDR3/Hipparcos/Tycho 資料包。真實的天空有數十億顆;暗弱和遙遠的恆星都缺席,而在 M16 附近稠密的銀盤中,本該被光行差帶進舷窗的恆星也缺席。每顆恆星都以自身溫度的黑體發光,溫度由顏色(HYG)或光譜類型(附加包)估算:沒有譜線,因此一顆被藍移的冷星,看起來會與真實的略有不同。附加包的 19 萬顆恆星保持靜止,沒有自行。沒有閃爍、黃道光或重力透鏡;水星和金星只以標記的形式存在。

星表 299,858 顆恆星 · 光譜:黑體 · 自行:僅 HYG
曝光

舷窗的表現就像一台固定曝光的相機,整趟旅程一次選定,後視攝影機也相同。靜止時,它能顯示到 8 等星,比暗空下的肉眼靈敏約五倍;它從不調適、從不刺眼、也從不出現眩光。螢幕同樣無法重現真實舷窗會接收到的亮度範圍:轉向時的宇宙背景輻射會讓任何螢幕飽和。

靜止時極限 ≈ 8 等(肉眼 ≈ 6.5)· 全天可見 ~56,000 顆恆星(肉眼 ≈ 9,000)· 增益固定
塵埃與銀河

塵埃消光來自一個平滑的銀盤模型(銀道面上每千光年 0.55 星等,標高 330 光年),而不是每片雲氣的觀測地圖:向 Bayestar 三維地圖的查詢沒有得到回應。銀河的瀰漫光是一個 5,000 K 光譜的銀盤模型;麥哲倫雲、仙女座星系和 M33 是由隨機粒子組成、形狀大致相符的雲。

塵埃:銀盤模型 · 河外星系:近似形狀

宇宙背景輻射 05

被省略的部分

宇宙微波背景輻射只納入單極和運動學偶極:沒有原初各向異性的地圖(量級 10⁻⁵),旅程中沒有宇宙學演化,也沒有介質造成的散射。只有當峰值溫度超過 300 K 時,才會計算可見的光斑。螢幕上同樣採用固定曝光:轉向時,船首為 19,652 K、217 W/m²,中心飽和成一片白色。

各向異性:未建模 · 計算門檻:300 K

老鷹星雲 06

三維形狀

創生之柱與周圍星雲的形狀來自兩張公開照片——廣角視野的 ESO0926a,以及拍攝創生之柱的 Hubble heic1501a——並對準恆星的實測位置;深度則來自一個供 3D 列印用的參考網格(NASA/STScI),依輪廓縮放,再加上一些假設:氣體發射位於創生之柱平面後方 15 光年的一層薄片中,星團恆星位於其後方 3.2 光年的共同平面上,照片為科普宣傳所做的強化則以指數 2.4 的冪律還原。光譜學限制了創生之柱的速度、密度和相對幾何,但無法限制這裡所採用的體積。

天空平面:拍攝所得 · 深度:假設
光

照明使用 NGC 6611 的八個恆星系統——星團約五百顆恆星中的八顆。氣體發射使用 MUSE 在星雲某一點觀測到的十五條光學譜線的比例,而不是一張地圖;絕對亮度以單一發射量定標,這是一個合理但偏高的數值。亮度尺度、散射和各層的深度都是假設,也沒有紫外線或紅外線。

光的年齡

模擬顯示的是照片中的創生之柱——光從那裡出發約 7,000 年後才被拍下。太空船在出發約 7,000 年後(地球時間)抵達,看到的是七年前發出的光:照片中的光與抵達太空船的光之間相隔約 14,000 年,那一天真實的創生之柱,已不是照片中的樣子。按 MUSE 測得的蒸發速率(McLeod et al. 2015:每百萬年約 70 個太陽質量的氣體,壽命約三百萬年),一萬四千年對整體形狀的改變不大;2007 年提出、認為超新星可能已將它們摧毀的說法,至今仍未獲證實。

星雲與恆星的演化:未建模

沿途相遇 07

行星

月球、火星、穀神星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星,被放在太空船穿越各自軌道半徑的地方,左右交替,距天體中心 1.5 倍半徑,以製造近距離飛越。真實的排列不可能如此:沿著通往 M16 的直線,太空船不會靠近其中任何一顆。光來自固定方向,而不是太陽,所以你看到的相位並不真實,行星上也沒有都卜勒色移。有些地圖填補了未觀測的區域,穀神星使用虛構的紋理,木星的衛星位置固定,冥衛一離冥王星比實際近約 20%,小行星帶則只是二十塊岩石。

排列:虛構 · 相位:藝術處理 · 行星上的都卜勒效應:未套用
行星環

土星環是合成材質,C、B、A 環帶、卡西尼環縫與恩克環縫都接近真實的半徑。天王星的七條環帶、其寬度以及太空船穿越的縫隙,都是電影式的選擇:真實的環寬 1 到 10 km(ε 環可達 100 km),而場景中的環帶寬達數百公里。

土星:邊緣與真實位置相差 ≤ 0.55% · 天王星:環帶寬 400 至 1,500 km,真實的環寬 1 至 10 km
歐特雲

一段船上時間 24 小時的布景航段,從距太陽 2,000 AU 處、第 90 天開始:九組冰質天體,每組三個,直徑 35 到 125 km,帶有月面紋理,最近從距太空船僅 4,500 km 處掠過。大小、位置、照明和出現頻率都是為場景所做的選擇,這些天體也沒有加上都卜勒顏色與亮度——在四分之一光速下,都卜勒效應就已能讓它們的亮度幾乎變成三倍。真實的歐特雲是推論出來的,從未被觀測到;其中大於 1 km 的天體彼此相距數十 AU,在 24 小時內從其中一個的 10,000 km 範圍內經過,機率基本上為零。本地泡邊緣、300 光年處的纖維「牆」是另一種藝術表現:真實的本地泡是熱氣體,在光學波段不可見,也沒有清晰的邊緣。

天體:虛構 · 真實相遇頻率:≈ 0 · 天體上的都卜勒效應:未套用

駕駛艙 08

影像

駕駛艙是一張單一影像,由影像生成工具產生,上面疊加計算出的光照圖層。真實的駕駛艙是立體的,會振動,有聲音也有重量;這個駕駛艙四者皆無。儀表板是為這趟旅程發明的儀表,單位會自動換檔,讓指針永不停止。

視野 78° · 聲音、振動、重量:無
眼睛

這裡沒有眼睛的適應,也沒有個人的視覺反應:舷窗是一台固定的相機,星虹和宇宙背景輻射的顏色,是這台相機會記錄下來的顏色,不一定是人在黑暗中待了幾分鐘後、或在儀表板亮著時會看到的樣子。反光、玻璃透射率和螢幕的光度校準都未納入。

感測塔

船首的兩座感測塔是繪圖,不是工程:沒有任何結構計算能讓這些桁架在 1 g 下撐住。每個信標周圍的四芒星,模仿的是有四根支架的相機所產生的繞射,四種顏色的大小都相同;在真實的光學中,星芒會隨波長變長,藍色的會比紅色的小約 30%。藍色閃得比其他顏色亮 50%,好讓眼睛看起來一樣亮,因為人眼感知藍色的感測細胞很少。

信標:每 4 s 亮 1.5 s · 顏色:4 種

聲音 09

船上部門

Borealis Horizon 太空船、建造者銘牌、海岸基地,以及在電台上發言的部門,都是虛構的。Borealis Dynamics 則不是:它是這項實驗背後的公司。

船上電台

新聞跑馬燈以及在上面輪流發言的聲音——代表任務管理層的 Borealis、法遵與資產保全處的陳主任、營運支援暨應變處的老張——都是角色,2,415 句台詞每一句都是為這趟航程而寫。這些文字跟隨旅程中發生的事,但不預測真實世界的任何事情,也不引用任何真實人物的話。