十種讓你遨遊宇宙的航天技術

科技 08-31

諸位都知道，1961年前蘇聯宇航員尤里加加林成為到達外層空間的第一人；八年之後，美國人阿姆斯特朗在月球邁出那一小步後，人類的足跡再也沒能達到比月球更遠的地方。為什麼人類沒能在太空探索中再邁進一步那？除了政咳治意願減弱與財政預算削減外，最主要的障礙是——糟糕的技術，目前使用的化學燃料無法滿足遠距離要求。雖然美國已經把探測器發射到了火星，到它們從地球到火星的路上要花費幾月甚至幾年的時間。注意：地球與火星是兩顆臨近行星，想用這種火箭去其他的星系？別想了！阿波羅十號是目前速度最快的載人飛行器，最大速度達到每小時39895千米。以這個速度飛行，要到達離太陽系四光年之外的恆星星系——半人馬座阿爾法星，需要十二萬年的旅程。

因此，如果我們想到太空更深處旅行，我們需要更給力的飛行器，現在我將給大家介紹十種能使你圓夢的航天技術。

10.離子推進器

十種讓你遨遊宇宙的航天技術

傳統的火箭是依靠向後高速噴出氣體而產生向前的推力，離子推進器使用的是相同的物理原理，但他噴出的不是熾熱的氣體，而是一束帶電粒子或者離子，獲得反作用力而向前飛行。

十種讓你遨遊宇宙的航天技術

離子推進器給給火箭的推力其實很弱，但它獲得相同推力要比普通的燃料火箭少的多，並且可以非常穩定的工作很長時間，一開始離子推進器火箭就像烏龜爬，但它最終的速度會超過傳統火箭這隻兔子。

目前，離子推進器已經開始裝備在航天器上，如歐洲的smart-1探月器。還有一種新式離子推進器，它的工作原理較為特殊，他用一個強電場來加速離子，這種推進器能夠讓離子以固定的頻率盤旋，然後推進器把自身無線電信號發射的頻率與離子調整到一致，於是向離子注入更多能量，甚至可以把離子加熱到100萬度，當離子被噴出時，產生的推力就大的多了。

經過計算，新式離子推進器可以讓火箭在39天到達火星。進步顯著。

技術可行性：已經出現，過幾年就能實現。

9.核脈衝推進器

離子推進器的速度註定只能在星球間航行。對於想要星系間航行的人來說，核脈衝推進器一定會令他滿意的。

十種讓你遨遊宇宙的航天技術

核脈衝推進器是通過周期性地向後扔出一顆爆炸的核彈的方式獲得足夠的推力。這個這個聽上去很恐怖的技術其實很早就有人研究了，在上世紀五十年代末，美國就啟動了研究核動力飛船的獵戶座計劃。

核脈衝推進器設計的很龐大，裡面放有一個巨大的減震器，附帶有重型的輻射屏蔽裝置以保證乘客的健康。

但是這種飛行器如果在地球上發射穿越大氣層時，我們不得不忍受幾顆核彈帶來的衝擊波與輻射。

理論上講，核動力飛船的速度可達光速的百分之十，可以讓我們在40年內到達半人馬座阿爾法星。

技術可行性：完全可行，但是可能有一點危險，也許不止一點。。。。。

8.聚變火箭

依靠核動力的太空飛行技術並不是只有核子脈衝推進器，還有其他的核能利用方式。比如，在火箭上安裝一個裂變反應堆，利用裂變反應堆提供熱量噴射氣體，從而產生推動力。不過，這種核裂變動力火箭與核聚變動力火箭相比，仍有很大的差距。

在核聚變反應中，核子被迫進行聚合從而產生巨大的能量。大多數的聚變反應堆都是利用托卡馬克裝置將燃料限制在一個磁場之中來驅動聚變反應的。但是，托卡馬克裝置太重，並不適合用於火箭之上。因此，核聚變動力火箭必須要採用另一種觸發聚變的方法，即慣性約束核聚變。這種設計以高能光束(通常是激光)來代替托卡馬克裝置中的磁場。當聚變反應發生後，磁場再引導熾熱離子噴向火箭尾部，實現核聚變火箭的推進。

上世紀70年代，英國曾啟動代發羅斯計劃，目標是製造一個聚變火箭飛行器，能夠在50內到達另一恆星處，但研究人員也沒有讓一個這種核聚變反應堆實現正常運轉。

技術可行性：有可能，還得等幾十年。

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7. 巴薩德衝壓發動機

所有推進火箭，包括上述的核聚變動力火箭，都存在一個相同的關鍵難題。為了實現更快、更遠的目標，火箭上必須要攜帶更多的燃料，更多的燃料必然會增加火箭的重量，進而會減小推進力。如果想實現星際間旅行，就必須要避免這種情況。於是，1960年，物理學家羅伯特-巴薩德提出了一種噴氣式引擎，巴薩德噴氣式引擎或許可以解決這一難題。

巴薩德噴氣式引擎原理和上述核聚變動力火箭一樣，但是它並不需要攜帶足夠的核燃料。它首先是將周圍太空中的氫物質進行電離後，然後利用強大的磁場吸收這些氫離子作為燃料。雖然巴薩德噴氣式引擎方案沒有上述核聚變動力火箭中的反應堆問題，但是它所面臨的問題是磁場大小的問題。由於星際空間中氫物質很少，因此它的磁場必須要足夠大才可行，甚至要延伸到數千公里之外。但我們可以計算好飛船要經過的太空軌道，把衝壓發動機的燃料發射到太空中的軌道位置，飛船便可以在太空中採集這些燃料，就不需要使用巨大的磁場了。不過這樣的話衝壓發動機火箭就不能像蒙多一樣想去哪就去哪了，必須根據實現預定的軌道運動，而且更糟的是即使他到達了外星球，返航的燃料怎麼辦？

技術可行性：存在巨大的技術挑戰，回程票不好買。

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6. 太陽帆

這是另一項不需要攜帶足夠燃料的技術，因而理論上講也可達到極高的速度，不過它往往需要一個時間過程才可完成這一目標。與傳統的利用風力進行航行的帆船相比，太陽帆是從太陽光線中吸取能量。目前，太陽帆推進技術已在地球的真空室內取得試驗成功。然而，在太空軌道上實施相關試驗則以不幸而告終。比如，2005年，世界上最大的業餘太空科學組織美國行星協會研製了一艘名為「宇宙1號」的太空飛船，它的太陽帆運載火箭因故障而墜毀。第二次嘗試發射太陽帆飛行器時也因為火箭故障而失敗。

儘管如此，太陽帆仍然十分被人看好，之前在太陽系內部旅行是可行的，因為太陽光可以提供很強的推力。但是人類若使用太陽帆開推動飛船做星際旅行，那光壓的推力可能就不太靠譜了。

技術可行性：完全可行，但潛力有限。

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5.磁帆

與太陽帆不同的是，磁帆是由太陽風提供推動力，而不是由光線提供推動力。太陽風是一種擁有自己磁場的帶電粒子流。科學家提出，在太空飛船周圍製造一個與太陽風磁場相排斥的磁場，這樣就可利用磁場的排斥力推動太空飛船飛行。與此相近的相關技術還有「太空蛛網」技術，這種技術就是在太空飛船周圍延伸出一個帶正電的電網，這樣的電網可以與太陽風中的大量的陽離子相排斥，從而獲得推進力。

不管是磁帆，還是「太空蛛網」技術，都是在利用磁場進行「衝浪」，磁場力使得太空船能夠改變軌道，甚至駛離行星際空間。

遺憾的是磁帆和太陽帆一樣，做星際航行並不是一個好主意。在太陽系中，距離太陽越遠，太陽光和太陽風的強度就越弱，且強度衰減極快，所以指望一張帆就遨遊宇宙實在是想多了。

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4.光束動力推進器

既然太陽不足以推動恆星際太空飛船，於是有科學家提出了光束動力推進器技術，利用一束強大的激光將飛船推向太空，其中一項技術就是「激光燒蝕」技術。所謂的「激光燒蝕」就是利用強大的激光來燒蝕飛船尾部的特殊金屬，金屬逐漸蒸發形成蒸汽從而提供推進力。從地面之上發送微波束，微波束「燃燒」特殊油漆中的分子從而產生推進力。這種技術或許將使得行星際間旅行更快。

光束動力推進技術也存在許多重大挑戰。首先，激光束必須要精確聚焦于飛船之下，即使距離再遠，激光束都不能有絲毫誤差。否則，飛船會因為得不到足夠的能量而墜毀。其次，激光束生成設施的功率必須要超級強大。在某種情況下，它所需要的能量可能會比人類目前所有的能量輸出還要大得多。

技術可行性：巨大的挑戰與巨大的希望等待著人類。

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3.曲速發動機

宇宙總是會帶給我們驚奇，而科學的發展也總是超出我們的想想，也許之前說的，我們的後代根本看不上，他們會用更加夢幻的航行利器，比如——曲速發動機。

1994年，威爾士大學物理學家米古爾-阿爾庫比列提出了星際物質利用技術。在這種設想中，飛船推進力主要由一種至今未被發現的物質--「奇異」物質提供。這是一種粒子，具有負質量和負壓力。它可以扭曲時空，從而使飛船快速接近前方的空間，而後方的空間在不斷擴張。飛船就好象處於一個不斷膨脹的泡泡中，可以飛得比光速快，而且不會違背相對論的原理。

然而，阿爾庫比列的技術思想存在許多問題。首先，為了維持這種時空扭曲，需要巨大的能量，這種能量或許會比整個宇宙的全部能量都要大。其次，這種驅動器可能會釋放出大量的輻射物，嚴重威脅飛船乘客的生命安全。此外，關於這種外星物質是否存在，至今未有定論。因此，從物理學上講，很難實現這種扭曲的泡泡。

在2002年，科學家經過理論計算後認為，這種飛船向泡泡的前方發出信號是不可能的，這意味著宇航員不能控制或駕駛，這種飛船不造也罷。

技術可行性：目前顯然不能，但未來不是我們所能預見的。

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2.蟲洞

自從愛因斯坦的廣義相對論開始被人類接受以來，人們開始承認，蟲洞可能真的存在於宇宙中。他們認為，或許利用蟲洞可以實現空間位移。蟲洞的概念是由美國著名物理學家約翰-威勒爾提出的，意思是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。關鍵的問題是，蟲洞確實存在嗎？如果存在，我們是否能夠穿越它們？然而，這些問題至今沒有答案。可能與上述的未知外星物質一樣，蟲洞並不存在。

20世紀90年代，物理學家塞爾古-科拉斯尼科夫又提出了另一種蟲洞概念。然而，所有這些蟲洞理論都不能提供蟲洞確切存在的證據，更無法提出一種切實可行的時空穿梭方法。如果科學家們能夠找到答案的話，那麼太空飛船的速度將不僅僅是光速的概念。

技術可行性：基本不可能，畢竟人類還只是在理論上證實其存在，其他的等發展蟲洞再說吧。

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1.超空間發動機

超空間發動機的理論基礎來自上世紀50年代已故德國物理學家巴克哈德·海姆首次提出的一個頗具爭議的宇宙構造理論。該理論稱，如果能由「超空間發動機」創造一個足夠強大的磁場或重力場，那麼身處其間的物體就將「進入」另一個完全不同的「多維空間」。而在「多維空間」中，光速將比我們目前了解的快許多倍，從而太空船也將以「難以置信的高速」飛行且人類感官無法分辨。當飛行結束、關掉「超空間發動機」所創造的力場後，太空船就會回到原三維空間。

發動機通過強大的力場扭曲空間形成一個能量漩渦，漩渦裡面是一個多維空間，物體進入多維空間裡面，就可以實行「空間跳躍」。到達目的地後，只需關閉發動機，能量漩渦就會消失，物體就會回到原來的三維空間。

概念好比在一張展開的白紙的兩邊各畫一個點。在三維空間中，兩點之間的最短距離是直線，如果實施了超空間跳躍，則是將兩點重疊起來，使距離消失。

事實上，超空間類似於愛因斯坦-羅森橋，即通過蟲洞完成空間相對瞬時轉移（蟲洞中時間維度完全崩潰，即使外面經過1000萬年也不會效用於內部轉移的物質）。根據《銀河帝國8》的描述，超空間仍受到相對論約束，這就涉及到相對論的作用域問題。目前為止唯一趨近於超空間躍遷的是蟲洞凌跳和曲速躍遷。蟲洞受限於負質量物質無法解決屬於基本不現實，唯一辦法是質-能轉化使物質過度釋放能量，質量變負；曲速則涉及到物質轉移或是質-能轉化，目前的科技也做不到。超空間躍遷基於人類高度發展的質-能轉化科技。

技術可行性：這已是我們能夠設想出的最快速星際旅行方式，遠遠超出了我們現在的時空技術，而且是否存在高維空間還有爭議，故可行性未知，已超出我們三維腦袋的思維能力。

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