霍金曝光：代達羅斯計劃，人類將首次嘗試星際航行

霍金曝光：代達羅斯計劃，人類將首次嘗試星際航行，太空時代的早期是個樂觀的年代，與進展一路相伴。在行星探測取得初步成功之後，接下來的一步自然是向深空進軍。1973年至1978年間英國行星際學會提出的代達羅斯計劃就是其中的先驅和代表，它的目標是設計出一艘無人星際探測飛船，飛向5.9光年外的巴納德星。當然，計劃本身具有很高的靈活度，一旦可行性得到論證，完全可以將其推廣用於其他恆星的探測。

英國星際學會(British Interplanetary Society)在上世紀70年代重新回顧了獵戶座計劃，並提出代達羅斯計劃，只不過以更強大而且環保效果好一些的聚變力量代替原子彈。這個計劃的目標是向6光年以外的巴納德星(Barnard"s star，是距離太陽系第二近的星)發射一個探測器，並用50年的時間到達那裡。 這個項目不是在象獵戶座那樣在外部爆炸，而是內部的發動機，在一個磁場構築的「燃燒室」中，向小燃料球照射發射電子束，產生離子。用磁場限制離子漿的辦法將比獵戶座計劃更高效，因為獵戶座計劃中原子彈的大部分爆炸能量都沒投射到船體上轉化為動力。

探測飛船的質量為5.4萬噸，其中推進裝置重量是5萬噸，預計經過持續4年的加速後，可以達到光速的1/8。可以說代達羅斯計劃的理論是很有說服力的，設計上並沒有什麼突兀之處。有不少科學家認為我們執著於受控核聚變是沒有意義的，我們完全可以用不完全受控的核聚變來作為動力，而象獵戶座所需要的那些技術甚至在上世紀60年代末就已經存在了。

總的來說，核裂變發動機是相當現實的東西，而核聚變發動機則基本偏向科幻，需要很多技術突破才能變成現實。但裂變材料很稀缺，而用於核聚變的氘和氚卻很多，在近處的月球上尤其豐富。此外，核聚變還有大幅度降低輻射污染的前景，其方式是利用氫核(質子)和硼-11(80%的硼是以硼-11同位素的形式存在)反應，雖然反應困難而且產生的能量小，但不產生γ射線和中子，只產生α粒子，可以說是相當乾淨的反應。所以人們對核聚變發動機仍舊存在更大的期望。

在這個要求之下，火箭工程師Alan Bond率領13人的研究小組提出了核聚變火箭的構思。 按照設計，代達羅斯飛船總長190米，採用二級結構，總重54000噸，其中包括50000噸的燃料和500噸的科研載荷。考慮重量問題，飛船將在軌道上建造。一、二級推進系統總共工作不到4年，可以將飛船加速到0.12倍光速，在接下來的46年里代達羅斯飛船會處在無動力滑行狀態。由於飛行時間長、距離遠，為應付星際空間的低溫，飛船的支撐結構按設計要使用導熱性能良好的金屬鈹構建。

代達羅斯飛船的設計圖，下半為一級火箭，總工作時間約2.05年；上半為二級火箭和飛船載荷，二級火箭工作時間約為1.76年。 代達羅斯的推進系統是核聚變脈衝火箭，這是在20世紀50年代末研究核裂變推進的獵戶座計劃的基礎上提出的。1963年，部分禁止核試驗條約簽署後，需要利用核爆炸驅動的獵戶座火箭無法繼續進行研究。而代達羅斯所依賴的聚變脈衝對環境影響小，不受條約限制。按照設計，氘和氦3組成的混合燃料球由高能電子束在慣性約束反應室中點燃並爆發，爆發產生的離子氣在磁場的約束下以每秒10000000米的速度排出船尾，以作為動力的來源。每秒代達羅斯需要消耗250個燃料球。

由於地球上缺乏氦3儲存，計劃的設計者構思出了同樣野心勃勃的氦3開採方案：在20年的時間裡，利用熱氣球在木星大氣中採集所需。 對於長期星際飛行來說，速度不是唯一需要解決的問題。由於代達羅斯在旅途中不能與地球進行實時通訊，其本身必須擁有足夠的應變能力才能保證順利走完全程。其中一個需要考慮的重要問題是星際塵埃的轟擊，雖然介質的密度並不高，顆粒也一般不大，但是在0.12倍光速下，這一影響不可忽略。代達羅斯在前方設有鈹質偏轉罩，並可以通過攜帶的前導「塵埃蟲（Dustbugs）」飛船生成高速運行的粒子防護雲。再結合小型遙控機械裝置「看守（Wardens）」在途中的隨時修復，理論上飛船可以應對絕大多數情況。

代達羅斯的「看守」，其任務包括檢修、啟動子探測器等，每架「看守」重約10噸，其上攜帶有反應堆和控制計算機。 在科學任務方面，代達羅斯飛船本身攜帶有兩架5米光學望遠鏡和兩架20米射電望遠鏡，同時次級火箭的40米引擎碟也可以作為通信設備使用。飛行過半後，代達羅斯的主計算機將控制望遠鏡的開啟，並對巴納德星拍照，第一批照片將於兩年後傳回地球。由於飛船本身在到達目標時並不會減速，近距離探測只能持續幾十小時。為了充分完成科研目標，一併上路的還有18架由離子引擎驅動的探測器，它們起初存放在代達羅斯的載荷艙內，將在抵達巴納德星之前的7.2至1.8年間被陸續釋放，並使用所攜帶的照相機和光譜儀等設備研究恆星及其周邊環境。

1978年，英國行星際學會公布了代達羅斯計劃的最終方案。該計劃給出了史上第一份詳細的星際飛船設計圖，旨在論證可能性。但直到今天，代達羅斯所需要的大量核心技術仍是紙上談兵，沒有核聚變火箭，沒有木星開採技術，在軌道上建造幾萬噸的航天器也近乎天方夜譚——想一想重量只有區區300多噸的國際空間站所花費的建設時間吧。 更不要提的是開支，幾萬噸的載荷入軌所需要的費用已經是天文數字了，何況代達羅斯用到的金屬鈹開採提煉均非易事，故而每公斤價格高達幾百至上千美元。單單是代達羅斯的偏轉罩就需要50噸的鈹。

因此這樣的計劃就算真的要變成現實，也必然會以大型國際合作項目的面目出現。 代達羅斯之後，又有多個受此啟發提出的星際探測項目問世，而NASA據說也曾經根據代達羅斯計劃討論過星際探測的可能性。雖說核心技術尚屬未來，但當80年代太空探測的熱潮逐漸消退之後，不知道曾經的飛天夢想何時能變為現實。總之，對於夢想踏上宇宙航行時代的人類而言，解決空間導航和制導定位問題不僅是人類要完成的任務，而是大宇航時代必須逾越的技術難題。如果你喜歡這篇文章，喜歡硬科學，喜歡硬科幻，恭喜您找到組織，請關注企鵝號「天天學習進步」！

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