本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
到目前为止，我们文明发射的几乎所有太空任务都是基于化学推进。这里的基本限制很容易理解：火箭通过向后喷射燃烧的燃料气体向前推进。燃烧燃料的特征成分和温度将排气速度设定为典型的每秒几公里的值。动量守恒意味着火箭的最终速度由排气速度乘以火箭初始质量与最终质量之比的自然对数给出。
要使最终速度超过排气速度若干倍，就需要初始燃料质量超过最终有效载荷质量，其倍数为该因子的指数。由于所需的燃料质量随最终速度呈指数增长，因此化学火箭实际能达到的最终速度不可能比排气速度大一个数量级以上，即每秒几十公里。事实上，这一直是美国国家航空航天局或其他航天机构迄今为止发射的所有航天器的速度极限。
幸运的是，地球表面的逃逸速度，每秒 11 公里，以及地球绕太阳轨道运行的逃逸速度，每秒 42 公里，都接近化学推进可达到的速度极限。这个奇迹使我们的文明能够设计出像“旅行者 1 号”和“旅行者 2 号”或“新视野号”这样的任务，这些任务可以逃离太阳系进入星际空间。但是，太阳系外宜居行星上的其他文明是否也拥有这种幸运呢？
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我们所知的生命需要液态水，液态水可能存在于表面温度和质量与地球相似的行星上。需要表面加热以避免水冻结成冰，并且需要类似地球的重力来保持行星的大气层，这也是必不可少的，因为在没有任何外部大气压的情况下，冰会直接变成气体。
由于温暖行星的表面温度由恒星辐射的通量决定，因此任何任意恒星周围宜居带的距离大致与恒星光度的平方根成正比。对于低质量恒星，恒星光度大致与恒星质量的三次方成正比。逃逸速度与恒星质量的平方根除以与恒星的距离成正比。
综合考虑这些因素，意味着宜居带的逃逸速度与恒星质量的四分之一次方成反比。矛盾的是，在低质量恒星周围的宜居带中，引力势阱更深。即使矮星的质量小于太阳，在矮星附近诞生的文明也需要以比我们更高的速度发射火箭，才能逃脱其恒星的引力。
事实证明，质量最小的恒星恰好是最丰富的。因此，离太阳最近的恒星比邻星只有太阳质量的 12% 也就不足为奇了。这颗恒星还在其宜居带中拥有一颗行星比邻星b，其距离是地日距离的 20 分之一。从比邻星b逃逸到星际空间的逃逸速度约为每秒 65 公里。从静止位置发射火箭需要燃料与有效载荷的重量比大于数十亿，火箭才能逃脱比邻星的引力。
换句话说，从比邻星b向星际空间发射一克重的技术设备需要一个重达数百万公斤的化学燃料箱，类似于用于航天飞机发射的燃料箱。如果将最终有效载荷重量增加到一公斤，即我们最小的立方体卫星的规模，则所需的燃料是航天飞机携带燃料的数千倍。
对于矮星宜居带的技术文明来说，这是个坏消息。他们的太空任务几乎不可能仅靠化学推进就能逃逸到星际空间。
当然，外星人可以像我们一样，通过优化航天器绕其主恒星和周围行星的轨迹来利用引力辅助。特别是，朝行星运动方向发射火箭可以将星际逃逸所需的推进力降至每秒 30 公里的实用范围。外星人也可以采用更先进的推进技术，例如光帆或核发动机。
尽管如此，这种全球视野应该让我们感到幸运，我们生活在像太阳一样明亮的稀有恒星的宜居带中。我们不仅拥有液态水和舒适的气候来维持良好的生活质量，而且我们还居住在一个可以轻松逃逸到星际空间的平台上。我们应该利用这种幸运，在太阳最终升温到足以煮沸地球上所有水分之前，在太阳系外行星上寻找房地产，以备将来地球上的生命变得不可能之时。
这种不幸的命运将在不到十亿年的时间内不可避免地降临到我们身上，届时太阳将升温到足以煮沸地球表面的所有水分。通过适当的规划，我们可以在那时搬到新的家园。一些最理想的目的地将是围绕低质量恒星（例如附近的矮星TRAPPIST-1，其质量为太阳质量的 9%，并拥有七颗地球大小的行星）的多行星系统。
然而，一旦我们到达 TRAPPIST-1 的宜居带，就没有必要急于逃离。这样的恒星燃烧氢的速度非常缓慢，它们可以为我们保暖 10 万亿年，大约是太阳寿命的 1000 倍。