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1、星际旅行的狂想曲 步骤一:建立星际飞船 对于星际旅行来说,今日的火箭所能达到的速度简直就是蜗牛速度。星际飞船须要强大的新的推动方式。 热核火箭 飞船必需有燃料才有推动力,飞船速度的增加取决于燃料的呈级数增加。假如要达到排气喷管气体速度的3倍,所需燃料就是火箭其余部分重量的20倍。说实话,氢和氧的化学燃烧实在是太慢了。 运用裂变反应芯的热核火箭能让大型载人飞船在太阳系内旅行,前提是飞船能采集、利用其他地方例如气态巨行星的资源。早在冷战时期,苏联和美国就起先研发热核火箭。事实上,要想尽快实现太阳系各行星之间的载人旅行,热核火箭是最佳运载工具。 然而,要想实现星际旅行,则须要驱动太阳的那种核反应聚变
2、。11018年,英国一项名为“代达罗斯”的星舰概念项目提议,利用“惰性聚变”驱动火箭。也就是:用激光从各个方向压缩氢同位素小丸,直到压缩成很小的体积;压力增大到足以产生氢核熔合反应,释放能量,热质从排气喷管以超高速喷出。 利用热核火箭能把我们送往旁边的恒星,但飞行时间仍需几一百零一年,更何况首先得在地球上实现核聚变,而这一点至今也未能做到。 更长远地看,我们可能要发展出物质-反物质火箭。当反物质与常态物质反应时,它们会相互湮灭,产生的能量是聚变反应的300倍。但问题是,我们迄今未能研发出制造大量反物质的技术。 曲速引擎 在美国闻名科幻片星际迷航中,曲速引擎带领人类在星系内超光速穿梭。超光速旅行
3、真有可能吗?依据爱因斯坦的广义相对论,假如拥有负质量,超光速就并非不行能。有了负质量,就能扭曲时-空形态,从而允许在极其遥远的位置之间的运输。 拥有负质量的东西的行为极为怪异,可以使引力场不复存在或者不会对物体或空间造成影响。虽然我们都没见过拥有负质量的东西,但量子力学允许这样的东西存在。理论物理学界对负质量是否可用于星际旅行始终存有争议,缘由是扭曲时-空所须要的能量大得实在令人难以置信,远远超过从一颗恒星上所能得到的能量。 假如能够捕获到足够的能量,就能扭曲一块时-空区域,创建“曲速泡”或称“时空泡”。这个“泡泡”的大小只容得下一艘星际飞船。“泡泡”前方的时-空将被压缩,背后的时-空将膨胀,
4、由此推动飞船前进。可是,能量从哪里来?能量又怎样产生? 科学家过去估计,创建一个“曲速泡”所需的能量,相当于一个星系的质量。现在,科学家信任,或许木星的质量就足够了。但即便这样,我们也仍有很长的路要走。请留意:哪怕最大的氢弹,也只能把几千克的物质转变为能量。 在“曲速泡”的规模上扭曲时-空并非21世纪的科学技术所能做到的,甚至就连进行这方面的实际试验都很遥远这个理念至今仍停留于理论。至少从目前来看,像星际迷航中那样的由双锂晶体驱动的曲速引擎仍旧停留在电影道具阶段。 射速能量帆 早在1610年,在留意到彗星尾巴被吹离太阳方向之后,德国科学家开普勒就提出了用帆推动飞船的设想。今日,真的有了由太阳帆
5、驱动的飞行器,例如由太阳辐射加速的星际风筝飞行器。不过,运用这样的飞行器,哪怕就是到达距离地球最近的非太阳恒星,也要花几千年时间。有可能真正实现星际飞行的是一种21世纪的飞船,即射速能量帆,简称帆飞船。这一理念就是利用电磁波传输能量穿越太空的实力,在超远距离产生力气。射束的来源投射器再加一部天线,把强力激光或微波投射到一面超大帆上。帆放射激光束或微波束,获得动量“推动”飞船。这样的飞船出现在好莱坞科幻大片星球大战的其次集中。投射器的样子颇像人造卫星的接收天线碟,只不过要大许多许多倍。 帆飞船最昂贵的部分是投射器。它将利用开采自月球或小行星的材料在太空中建立,定位在靠近太阳的地方,以剧烈的太阳能
6、为动力源。射束能量的最大优势就是把沉重的投射器丢在后面,而光帆携带着乘员和荷载被驱离到很远的地方。接着,投射器可重新用于将来的任务。就像19世纪的铁路,一旦铺就铁轨,列车本身的费用就小多了。 帆飞船的物理学原理已被证明,但如何建立超巨型的投射器和太空帆是大问题。投射器的宽度可能达数千米,太空帆的长度可能达几一百零一千米。经济学探讨表明它们效率太低而费用极大,但科学家仍在探寻射速能量帆是否有朝一日可能适用。 步骤二:深空导航 选择路途并不难,难在找寻参考位置和克服星际风险。 目标恒星已经选定,但浩瀚太空,我们怎样才能知道我们的飞船在什么位置呢?为了确定星际飞船的位置,可以利用三角测量法来测定飞船
7、与已知的几颗恒星之间的角度,或者定位多颗脉冲星。脉冲星是旋转的中子星,它们以短到几千分之一秒的时间间隔发出规则的剧烈微波脉冲。星际飞船的速度可通过计量脉冲频率来确定。随着飞船移动,飞船速度将须要运用多普勒频移来进行调整。 还有,星球之间的空间并不空旷,星际尘埃也是个大问题。虽然单粒尘埃的直径可能只有几一百零一万分之一米,但一艘穿行距离为10光年的星际飞船的每平方毫米面积得忍受1010次撞击。在前往半人马座阿尔法星的旅途中,飞船将缓慢却又持续地遭受星际尘埃的撞击,船体将被撞破。 避开这种侵蚀的一种途径,是在飞船前方几米处设置一面金属箔板。来袭的尘埃微粒穿越箔板,穿出时已经离子化,然后击中一面静电屏蔽盾某种“力场”,或许是一个充电网格。这面“盾牌”将爱护它后面的全部飞船部件。只需几千伏特就能让电子转向,而要让离子转向则须要101万伏特。 对真空的深空而言,产生这样一面静电屏蔽盾并不是问题。因此,剩下的风险就是较大的微粒。这样的微粒虽然很罕见,但我们不知道它们原委有多罕见,是否会构成威逼。不过,来自飞船的离子化激光脉冲在雷达导向之下应当能阻挡它们。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页
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