說起星際旅行,大家的腦海中肯定會(hui) 響起這段旋律,是的這就是被稱為(wei) 最強科幻電影的《星際穿越》,裏麵故事背景的設定,和畫麵視覺的衝(chong) 擊無不令人震撼,很多人看完歎為(wei) 觀止,也有人提出疑問像電影中的星際旅行真的能夠實現嗎?
首先我們(men) 不討論影片裏衝(chong) 動的問題,就提裏麵的飛船,一說到星際旅行很多人都想到了馬斯克的火星移民計劃,旨在用他們(men) 研發的星艦運送100萬(wan) 人去殖民火星,在火星建造城市。然而目標看起來雖然非常的宏偉(wei) ,但這時候就有人出來抨擊說,不解決(jue) 傳(chuan) 統化學燃料的問題,人類永遠也做不到星際移民。這又是怎麽(me) 回事呢,今天我們(men) 一起來了解一下宇宙飛行能源的問題!那麽(me) 在這裏我就給大家提問個(ge) 問題:依靠當下的火箭燃料,我們(men) 真的能登陸火星嗎?
為(wei) 什麽(me) 說不突破能源技術,人類就永遠無法做到星際旅行呢,我們(men) 現在來看一下當下的航天科技上用的是什麽(me) 能源,能源是產(chan) 生驅動航天器飛行的能量,現如今航天發射的主要能源仍然是化學能,也就是化學燃料。例如,我們(men) 國家主流的運載火箭,被稱為(wei) 勞模的長征三號運載火箭,使用的就是偏二甲肼加四氧化二氮,雖然長三運載火箭是我們(men) 的功勳火箭但被冠以毒發的名號,發射時噴射出的黃煙為(wei) 四氧化二氮殘留物,有劇毒和強腐蝕性。所以,我們(men) 國家就研發出了長征五號運載火箭,使用液氧煤油和氫氧結合的無毒方案,但還是擺脫不了使用化學燃料。
化學燃料的弊端問題非常明顯的那就是消耗巨大,我們(men) 拿上個(ge) 世紀阿波羅計劃的土星五號舉(ju) 例,土星五號火箭一級總重約2290噸,單單燃料就達到2160噸,也就是以一秒鍾13噸的速度持續燃燒165秒。土星五號這個(ge) 大家夥(huo) 總重3000噸也僅(jin) 僅(jin) 將45噸的載荷送往月球。再拿馬斯克的星艦來說,星艦要前往火星一次,就需要在近地軌道進行3—5次的加油,才足夠使它從(cong) 近地軌道進入地火轉移軌道,並且還得有足夠的燃料,減速緩衝(chong) 在火星著陸。所以,100萬(wan) 人移民火星的夢很難實現。
那麽(me) 既然化學能做不到,未來宇宙飛行又有什麽(me) 能源是可行的呢?毫無疑問目前最有可能的是核能!“嫦娥三號”總設計師孫澤洲就說過:“從(cong) 技術發展上來講,如果以後要對,像木星這些距離太陽更遠的行星進行探測,完全依靠太陽能不太現實,這期間對空間核動力的應用就會(hui) 有比較大的需求。在上個(ge) 世紀美國和前蘇聯就曾經研究過核能航天器但都以失敗告終,雖然說目前對核能已經有較小的規模利用,例如核電站、核動力驅動等等,但是還做不到對核聚變的完全控製,這也就是限製住了核能航天器的發展,還有一個(ge) 最重要的原因也是擔心核汙染。
電離子推進器,離子推進器的特點是比衝(chong) 高、效率高,目前小型的離子推進器已經小有成就,廣泛的應用在各種深空探測器中例如日本的隼鳥號。這時候就有懂行的小夥(huo) 伴就提出疑問,離子推進器用在衛星和探測器上還行,用在人類星際旅行不靠譜吧。美國曾經提出一款VASIMR火箭,全稱叫可變比衝(chong) 磁等離子體(ti) 火箭,是正在試驗的一種采用核動力的大功率推進器,它是一種既有很大推力,又有很高比衝(chong) 的電火箭。這款火箭雖然也是采用核動力的推進器,但它沒有核汙染的危險性!
總的而言核能航天器和電離子推進器是目前技術來講可以突破的,那麽(me) 有什麽(me) 是未來可能會(hui) 實現,現在看起來很科幻的呢?那就是反物質!反物質用於(yu) 人類穿梭於(yu) 宇宙前往更遙遠的深空,理論上是可行的,但目前也僅(jin) 限於(yu) 理論和科幻作品中,是科幻作家最喜歡的星際運輸燃料,利用反物質可以將飛船加速到最大限度接近於(yu) 光速。但目前人類對反物質的研究還處於(yu) 發現階段,反物質的生產(chan) 、保存使用對於(yu) 現在而言都是那麽(me) 的遙遠。
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