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在许多科幻作品中 , 星际间的距离不再是人类踏足其他星球的障碍 , 人类早已掌握了虫洞、超光速或曲速引擎等技术 , 我们的宇航员睡在休眠舱里 , 几周或几周后醒来就抵达了目的地 。
当然 , 我们目前也没有那种技术可供我们使用(也许也实现不了) 。 但它仍然提出了关于前往遥远世界的前景有多现实的问题 , 例如 , 最近的恒星是否离我们如此之远以至于我们一生都无法到达那里?使用目前可用的方法需要多长时间 , 未来有哪些星际旅行方法可能更快?
下面让我们看看一些现有的和理论上的太空旅行方法来寻找答案 。 作为参考 , 我们将讨论到达比邻星( Proxima Centauri)需要多长时间 , 它是离我们太阳系最近的恒星 , 距离我们4.24 光年 , 其中一光年约为 9 万亿公里:大约是地球与太阳距离的 60000 倍 。
首先我们要明确一点 , 基于当前的技术 , 我们现使用的是通过化学火箭燃料进行推进 。 火箭燃料最大的缺点是效率低下:一公斤燃料只能产生几毫克的能量 , 需要更大的动力就必须携带更多的燃料 。 但是我们也清楚 , 第一次星际任务应该不会载人 , 所以宇宙飞船可能更小、更简单 , 更像是一个小型太空探测器 。
1.最大的火箭发射最小的飞船!
在人类半个多世纪的航天史里 , 没有比“新视野号”(New Horizons)更快 。 考虑到现有技术 , 很难想象未来几年会有什么比它更快 。
“新视野号”(0.478 吨 , 仅0.03吨属于科学仪器)于2006年由美国宇宙神-V551型(Altas-V551 , 569 吨)火箭发射 , 仍然是有史以来从地球发射的最快的人造物体 。 发射速度约为 16 公里/秒 , 现以每秒14公里(相对太阳)的速度运行 。 如果新视野号是朝比邻星方向发射的 , 则需要90000多年才能到达那里 。
2.可变比冲磁等离子体火箭!
可变比冲磁等离子体火箭(Vasimr)火箭被设计为使用核反应堆将等离子体加热到 200 万度 。 然后 , 热气通过磁场从发动机后部排出 , 理论上可获得高达 197950 公里/小时(54 公里/秒)的速度 , 比现有任意火箭快4倍 。 但是 , 前往我们最近的恒星仍然需要20000 多年的时间 。
PS:美国的 Ad Astra 火箭公司曾在2021年宣布 , 它已经完成了创纪录的 88 小时的 80 千瓦 Vasimr VX-200SS 等离子火箭的高功率耐力测试 。
3.可控核聚变火箭!
利用核聚变反应推动火箭和宇宙飞船的想法并不是什么新鲜事 , 基于能量方面 , 理论上其速度能达到光速的10% 。 比如由美国宇航局(NASA)格伦研究中心的一个火箭科学家团队研发的Discovery II 聚变动力航天器 , 其速度可超过 300 公里/秒 。 尽管如此 , 前往比邻星需要上千年的时间 。
不过这里有个问题 , 这种类型的航天器中需要克服的障碍之一是需要在外层空间开采燃料“氦-3” , 因为它在地球上不容易找到 。
4.物质-反物质引擎!
当反物质与正常物质接触时 , 这些相等但相反的粒子碰撞产生爆炸 , 释放出纯辐射 , 以光速从爆炸点传播出去 , 造成爆炸的两个粒子都被完全湮灭 , 留下了其他亚原子粒子 。 当反物质和物质相互作用时发生的爆炸将两个物体的全部质量转化为能量 。 科学家们认为 , 这种能量比其他推进方法产生的任何能量都要强大 , 因此 , 物质-反物质引擎有可能以更少的燃料让我们走得更远 。
【星际旅行有可能吗?以目前技术,我们需多长时间才能到达比邻星?】物质-反物质引擎理论上可以达到光速的百分之几十 , 但更高的速度是值得怀疑的 , 因为需要大量的反物质 。 NASA科学家曾发表一个“小型反物质星际探测器计划”的论文 , 这个探测器只需要 17 克反氢就可以在40 年的范围内完成抵达比邻星 。
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