可行(xing)性:數年后(hou)或將實現。
傳統的(de)火箭(jian)是通(tong)過尾部噴(pen)出(chu)高速(su)的(de)氣(qi)體(ti)實現向前推(tui)(tui)(tui)進的(de)。離(li)(li)子推(tui)(tui)(tui)進器(qi)也是采(cai)(cai)用(yong)同樣(yang)的(de)噴(pen)氣(qi)式原理,但(dan)(dan)是它并不是采(cai)(cai)用(yong)燃(ran)(ran)(ran)料燃(ran)(ran)(ran)燒而排出(chu)熾熱(re)的(de)氣(qi)體(ti),它所噴(pen)出(chu)的(de)是一束帶電粒子或(huo)是離(li)(li)子。它所提供的(de)推(tui)(tui)(tui)動力(li)或(huo)許(xu)相對較弱,但(dan)(dan)關(guan)鍵的(de)是這種離(li)(li)子推(tui)(tui)(tui)進器(qi)所需要(yao)(yao)的(de)燃(ran)(ran)(ran)料要(yao)(yao)比普通(tong)火箭(jian)少得(de)多。只要(yao)(yao)離(li)(li)子推(tui)(tui)(tui)進器(qi)能夠(gou)長期保持性能穩定,它最終(zhong)將能夠(gou)把(ba)太空(kong)飛船(chuan)加速(su)到(dao)更高的(de)速(su)度。
相關(guan)技術(shu)目前(qian)已(yi)經應(ying)用(yong)到一些太(tai)空(kong)(kong)飛船上,比如日本的(de)“隼鳥”太(tai)空(kong)(kong)探測器(qi)(qi)(qi)和歐洲的(de)“智能(neng)(neng)1號”太(tai)空(kong)(kong)船等,而且技術(shu)已(yi)經取得了很大的(de)進步。未來(lai)最有希望(wang)成為更遠外太(tai)空(kong)(kong)旅(lv)行飛船推進器(qi)(qi)(qi)的(de)可能(neng)(neng)就是(shi)VASIMR等離(li)子(zi)火箭(jian)。這種火箭(jian)與(yu)一般的(de)離(li)子(zi)推進器(qi)(qi)(qi)稍有不(bu)同(tong)。普(pu)通的(de)離(li)子(zi)推進器(qi)(qi)(qi)是(shi)利(li)用(yong)強大的(de)電磁(ci)場來(lai)加速離(li)子(zi)體,而VASIMR等離(li)子(zi)火箭(jian)則是(shi)利(li)用(yong)射頻(pin)發生器(qi)(qi)(qi)將(jiang)離(li)子(zi)加熱(re)到100萬攝氏度(du)。在強大的(de)磁(ci)場中,離(li)子(zi)以(yi)固定的(de)頻(pin)率(lv)旋(xuan)轉,將(jiang)射頻(pin)發生器(qi)(qi)(qi)調諧到這個頻(pin)率(lv),給離(li)子(zi)注入特強的(de)能(neng)(neng)量(liang),并不(bu)斷增加推進力。試驗初步證明,如果(guo)一切順利(li),VASIMR等離(li)子(zi)火箭(jian)將(jiang)能(neng)(neng)夠推動載人飛船在39天(tian)內(nei)到達(da)火星。
可行性:非常有可能實現,但危險性很大(da)。
在(zai)(zai)(zai)這(zhe)十(shi)項(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)中,在(zai)(zai)(zai)普通人看來,最危險、最不計后(hou)果的(de)(de)一(yi)(yi)項(xiang)(xiang)應該是核子(zi)脈沖推進(jin)技(ji)術(shu)。核子(zi)脈沖推進(jin)技(ji)術(shu)的(de)(de)基(ji)本思(si)想就是,在(zai)(zai)(zai)推進(jin)火箭的(de)(de)尾部定期扔(reng)出(chu)一(yi)(yi)個(ge)核彈,用作(zuo)推動力的(de)(de)來源。這(zhe)個(ge)匪夷所思(si)的(de)(de)想法(fa),卻恰(qia)恰(qia)是美國(guo)(guo)國(guo)(guo)防部高級(ji)研(yan)(yan)究計劃(hua)(hua)(hua)署(shu)(shu)(shu)提出(chu)的(de)(de)。高級(ji)研(yan)(yan)究計劃(hua)(hua)(hua)署(shu)(shu)(shu)的(de)(de)這(zhe)項(xiang)(xiang)研(yan)(yan)究計劃(hua)(hua)(hua)代號為“獵戶座計劃(hua)(hua)(hua)”,是1955年美國(guo)(guo)實(shi)實(shi)在(zai)(zai)(zai)在(zai)(zai)(zai)考(kao)慮(lv)過的(de)(de)一(yi)(yi)項(xiang)(xiang)計劃(hua)(hua)(hua)。計劃(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目標(biao)是研(yan)(yan)究一(yi)(yi)種適合快速星(xing)際旅行的(de)(de)推進(jin)方(fang)案(an)。在(zai)(zai)(zai)高級(ji)研(yan)(yan)究計劃(hua)(hua)(hua)署(shu)(shu)(shu)最終拿出(chu)的(de)(de)方(fang)案(an)中,推進(jin)火箭被設(she)計成一(yi)(yi)個(ge)巨大的(de)(de)減震器,而(er)且還有厚(hou)重的(de)(de)輻(fu)射屏蔽用于保護乘客的(de)(de)安全(quan)。
這個方(fang)案看起來可(ke)行,但它可(ke)能會對大氣(qi)層造成嚴重的(de)(de)輻射(she)問(wen)題。因此(ci),到(dao)20世紀60年代該計劃最(zui)終(zhong)未能真正實(shi)施。盡管存在許多(duo)擔憂,仍然有人在繼續(xu)研(yan)究核子脈沖推(tui)進技術。理論上講,核彈動力(li)飛船速度(du)可(ke)以達(da)到(dao)10%的(de)(de)光速。以這樣的(de)(de)速度(du)到(dao)達(da)最(zui)近的(de)(de)恒星可(ke)能需要40年。
可(ke)行性:有可(ke)能(neng),但最少要數十年之后。
依靠核(he)(he)動力的(de)(de)太空飛(fei)行技術并不(bu)(bu)是(shi)只有(you)(you)核(he)(he)子脈沖(chong)推(tui)進器(qi),還有(you)(you)其他的(de)(de)核(he)(he)能利用方(fang)式。比如,在火(huo)箭(jian)上(shang)安裝(zhuang)一個裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui),利用裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui)提供熱量噴射氣(qi)體,從而產生(sheng)推(tui)動力。不(bu)(bu)過,這種(zhong)核(he)(he)裂(lie)變(bian)(bian)動力火(huo)箭(jian)與(yu)核(he)(he)聚變(bian)(bian)動力火(huo)箭(jian)相比,仍有(you)(you)很大的(de)(de)差距。
在(zai)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反應中,核(he)子被迫進(jin)行(xing)聚(ju)合(he)從而產生巨(ju)大的(de)能(neng)(neng)量(liang)。大多數的(de)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反應堆都是(shi)利用(yong)托(tuo)卡馬(ma)克裝置(zhi)將(jiang)燃料限制在(zai)一個磁(ci)場之中來驅動(dong)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反應的(de)。但是(shi),托(tuo)卡馬(ma)克裝置(zhi)太(tai)重,并不(bu)適合(he)用(yong)于火(huo)箭(jian)之上(shang)。因此,核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)動(dong)力(li)火(huo)箭(jian)必須要采用(yong)另一種觸發(fa)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)方法,即慣性(xing)約束核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)。這種設計以高能(neng)(neng)光束(通常是(shi)激光)來代替托(tuo)卡馬(ma)克裝置(zhi)中的(de)磁(ci)常當聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反應發(fa)生后(hou),磁(ci)場再引(yin)導(dao)熾熱離(li)子噴向火(huo)箭(jian)尾部,實現核(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)火(huo)箭(jian)的(de)推進(jin)力(li)。
可行(xing)性:存在巨大(da)技術挑(tiao)戰。
所有推(tui)進火(huo)箭,包括上述的(de)核聚變動(dong)力(li)火(huo)箭,都(dou)存在一個(ge)相同(tong)的(de)關鍵難題(ti)。為(wei)了實現(xian)更(geng)快、更(geng)遠的(de)目標,火(huo)箭上必(bi)(bi)須要攜帶更(geng)多(duo)的(de)燃料,更(geng)多(duo)的(de)燃料必(bi)(bi)然會增加火(huo)箭的(de)重量,進而會減小推(tui)進力(li)。如果想實現(xian)星際間旅行,就必(bi)(bi)須要避免(mian)這種情況。于是(shi),1960年,物理學家羅伯特-布薩德提出了一種噴(pen)氣式引擎,布薩德噴(pen)氣式引擎或許(xu)可(ke)以(yi)解決這一難題(ti)。
布薩德(de)噴氣(qi)式引擎原理和(he)上述(shu)核聚(ju)變(bian)動(dong)(dong)力(li)火(huo)箭一樣(yang),但是(shi)它(ta)并(bing)不需(xu)要(yao)(yao)攜帶足夠(gou)的(de)(de)核燃(ran)料(liao)。它(ta)首先是(shi)將(jiang)周圍(wei)太空中(zhong)的(de)(de)氫(qing)物(wu)質進(jin)行電離(li)后,然后利用強大(da)的(de)(de)磁場吸收這些氫(qing)離(li)子作(zuo)為燃(ran)料(liao)。雖然布薩德(de)噴氣(qi)式引擎方案沒有上述(shu)核聚(ju)變(bian)動(dong)(dong)力(li)火(huo)箭中(zhong)的(de)(de)反應(ying)堆問題,但是(shi)它(ta)所(suo)面臨(lin)的(de)(de)問題是(shi)磁場大(da)小的(de)(de)問題。由于星際空間中(zhong)氫(qing)物(wu)質很少,因此它(ta)的(de)(de)磁場必須要(yao)(yao)足夠(gou)大(da)才(cai)可行,甚至要(yao)(yao)延伸到數千公里之外。除非是(shi)發(fa)射前進(jin)行精密的(de)(de)計算,設計出(chu)飛(fei)(fei)(fei)船飛(fei)(fei)(fei)行的(de)(de)精確(que)軌道,這樣(yang)就(jiu)不用攜帶多余(yu)的(de)(de)燃(ran)料(liao),也不再(zai)需(xu)要(yao)(yao)巨大(da)的(de)(de)磁常不過這種想法又出(chu)現一個弊端,那就(jiu)是(shi)飛(fei)(fei)(fei)船必須要(yao)(yao)按既定(ding)軌道飛(fei)(fei)(fei)行,不得(de)偏離(li),而且從其他星球返程則變(bian)得(de)更加困難。
可行性:完(wan)全有可能,但適應空間(jian)有限。
這是另一(yi)(yi)(yi)項(xiang)不需要攜帶足夠(gou)燃料的(de)(de)(de)技術,因而理論上講也(ye)可(ke)達到極高(gao)的(de)(de)(de)速(su)度(du),不過它往(wang)(wang)往(wang)(wang)需要一(yi)(yi)(yi)個(ge)時(shi)間過程才(cai)可(ke)完(wan)成這一(yi)(yi)(yi)目標。與傳(chuan)統的(de)(de)(de)利(li)用風力(li)進行航行的(de)(de)(de)帆(fan)(fan)船相比,太陽帆(fan)(fan)是從太陽光線中吸取(qu)能量。目前,太陽帆(fan)(fan)推(tui)進技術已在(zai)地球的(de)(de)(de)真空(kong)室內取(qu)得試驗(yan)成功。然而,在(zai)太空(kong)軌道上實施相關試驗(yan)則(ze)以不幸而告終。比如,2005年(nian),世界上最大的(de)(de)(de)業余太空(kong)科學組織(zhi)美國行星協會研制了一(yi)(yi)(yi)艘名(ming)為“宇宙1號(hao)”的(de)(de)(de)太空(kong)飛船,它的(de)(de)(de)太陽帆(fan)(fan)運(yun)載火箭(jian)因故障而墜毀。
盡管在技(ji)術的萌(meng)芽(ya)階段(duan)出現許多問題,但是太(tai)陽帆仍然是一個非常(chang)有希望的未(wei)來(lai)(lai)太(tai)空技(ji)術。至(zhi)少它(ta)可(ke)以保證在太(tai)陽系內飛行(xing)(xing),太(tai)陽的光線可(ke)以為它(ta)提供最強大的推進力。將來(lai)(lai),人類將可(ke)能(neng)會主要利(li)用太(tai)陽能(neng)實現星際間旅行(xing)(xing)。
可行(xing)性:只適(shi)合相對較近距離太(tai)空旅行(xing),如太(tai)陽系內。
與(yu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)帆(fan)(fan)不同的(de)(de)是(shi)(shi)(shi),磁(ci)(ci)場(chang)帆(fan)(fan)是(shi)(shi)(shi)由(you)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風提(ti)供推(tui)動(dong)力(li),而(er)不是(shi)(shi)(shi)由(you)光線提(ti)供推(tui)動(dong)力(li)。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)(zhong)擁(yong)有自己磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)帶電(dian)粒子流。科學(xue)家提(ti)出,在(zai)太(tai)(tai)(tai)空(kong)飛船周圍制(zhi)造一個(ge)與(yu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風磁(ci)(ci)場(chang)相(xiang)(xiang)排斥的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang),這樣就(jiu)可利用磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)排斥力(li)推(tui)動(dong)太(tai)(tai)(tai)空(kong)飛船飛行。與(yu)此相(xiang)(xiang)近的(de)(de)相(xiang)(xiang)關(guan)技術還有“太(tai)(tai)(tai)空(kong)蛛網”技術,這種(zhong)(zhong)技術就(jiu)是(shi)(shi)(shi)在(zai)太(tai)(tai)(tai)空(kong)飛船周圍延伸出一個(ge)帶正電(dian)的(de)(de)電(dian)網,這樣的(de)(de)電(dian)網可以(yi)與(yu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風中的(de)(de)大量的(de)(de)陽(yang)(yang)離子相(xiang)(xiang)排斥,從而(er)獲得推(tui)進力(li)。
不管是磁(ci)場(chang)(chang)(chang)帆(fan)(fan),還是“太空(kong)蛛網”技術,都(dou)(dou)是在(zai)利用(yong)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)進行“沖浪”,磁(ci)場(chang)(chang)(chang)力(li)使得(de)太空(kong)船能夠(gou)改變軌道,甚至駛離行星際空(kong)間(jian)。然而(er),太陽帆(fan)(fan)和磁(ci)場(chang)(chang)(chang)帆(fan)(fan)都(dou)(dou)不適合恒(heng)星間(jian)旅行。當它們遠離太陽時,光線(xian)和太陽風(feng)的強度都(dou)(dou)急劇下降。因此,在(zai)太陽系外,它們沒(mei)有足夠(gou)的動力(li)駛往其它恒(heng)星。
可行性:存在極大的(de)技術挑(tiao)戰。
既然太(tai)(tai)陽(yang)不(bu)足以推動(dong)恒(heng)星(xing)際太(tai)(tai)空飛船(chuan),于是(shi)有科(ke)學家(jia)(jia)提(ti)出了激光動(dong)力(li)推進(jin)器技(ji)術(shu),利(li)用一(yi)(yi)束(shu)強(qiang)大的(de)激光將飛船(chuan)推向太(tai)(tai)空,其中(zhong)一(yi)(yi)項技(ji)術(shu)就是(shi)“激光燒蝕”技(ji)術(shu)。所謂(wei)的(de)“激光燒蝕”就是(shi)利(li)用強(qiang)大的(de)激光來燒蝕飛船(chuan)尾部的(de)特殊金(jin)屬(shu),金(jin)屬(shu)逐漸蒸發(fa)形(xing)成(cheng)蒸汽從(cong)而提(ti)供推進(jin)力(li)。另一(yi)(yi)種相似的(de)技(ji)術(shu)就是(shi)由物理學家(jia)(jia)和(he)科(ke)幻小說家(jia)(jia)格里高利(li)-本福德所提(ti)出的(de)太(tai)(tai)陽(yang)帆(fan)(fan)(fan)技(ji)術(shu),就是(shi)在(zai)太(tai)(tai)空飛船(chuan)上安裝一(yi)(yi)種太(tai)(tai)陽(yang)帆(fan)(fan)(fan),太(tai)(tai)陽(yang)帆(fan)(fan)(fan)上涂有一(yi)(yi)層(ceng)特殊的(de)油漆。從(cong)地面之上發(fa)送微(wei)波(bo)束(shu),微(wei)波(bo)束(shu)“燃燒”特殊油漆中(zhong)的(de)分子從(cong)而產生推進(jin)力(li)。這種技(ji)術(shu)或(huo)許將使得行星(xing)際間旅行更快。
激(ji)光(guang)(guang)動(dong)力(li)推進(jin)技術也存(cun)在許(xu)多重大(da)挑戰。首先,激(ji)光(guang)(guang)束(shu)必須要(yao)精確聚焦于飛船之下(xia),即使距離再遠,激(ji)光(guang)(guang)束(shu)都不(bu)能有絲毫誤(wu)差。否則,飛船會因為(wei)得(de)不(bu)到足夠(gou)的能量(liang)(liang)而墜毀。其次,激(ji)光(guang)(guang)束(shu)生成設施的功率必須要(yao)超(chao)級強大(da)。在某(mou)種情(qing)況下(xia),它所(suo)需(xu)要(yao)的能量(liang)(liang)可能會比人類目前所(suo)有的能量(liang)(liang)輸出還(huan)要(yao)大(da)得(de)多。
可(ke)行性:不太可(ke)能。
1994年,威爾(er)士大學(xue)物(wu)理(li)學(xue)家米古爾(er)-阿(a)爾(er)庫(ku)比列(lie)提(ti)出了星(xing)際物(wu)質利用(yong)技術。在這種(zhong)設想中,飛(fei)船(chuan)(chuan)推進力主要由一種(zhong)至今未被發現的(de)(de)物(wu)質--“外星(xing)”物(wu)質提(ti)供。這是一種(zhong)粒子(zi),具有負質量和負壓力。它可以(yi)扭曲時空,從而使飛(fei)船(chuan)(chuan)快(kuai)速接近前方(fang)的(de)(de)空間,而后(hou)方(fang)的(de)(de)空間在不斷擴張。飛(fei)船(chuan)(chuan)就好像處于一個不斷膨脹的(de)(de)泡泡中,可以(yi)飛(fei)得比光速快(kuai),而且不會違背相對(dui)論的(de)(de)原(yuan)理(li)。
然(ran)而(er),阿爾庫比列的(de)技術(shu)思想(xiang)存(cun)(cun)在許多問(wen)題(ti)。首(shou)先,為了維持這(zhe)種(zhong)時(shi)空扭曲(qu),需要(yao)巨大的(de)能量,這(zhe)種(zhong)能量或許會比整個宇宙(zhou)的(de)全(quan)部能量都(dou)要(yao)大。其次,這(zhe)種(zhong)驅動(dong)器可能會釋放出大量的(de)輻射物(wu)(wu),嚴重(zhong)威脅飛船(chuan)乘客(ke)的(de)生命安全(quan)。此外(wai),關于(yu)這(zhe)種(zhong)外(wai)星物(wu)(wu)質(zhi)是(shi)否存(cun)(cun)在,至今未有定論。因此,從(cong)物(wu)(wu)理學上(shang)講,很(hen)難實現這(zhe)種(zhong)扭曲(qu)的(de)泡泡。
可行性:完全(quan)不可能。
既然有(you)(you)人可以想(xiang)(xiang)到時(shi)空(kong)扭曲,于(yu)是(shi)就有(you)(you)其他科學(xue)(xue)家想(xiang)(xiang)到了時(shi)空(kong)隧道。他們(men)認(ren)為,或(huo)許利用蟲洞可以實(shi)現(xian)這一想(xiang)(xiang)法。蟲洞的(de)(de)概念是(shi)由美國(guo)著名物(wu)理學(xue)(xue)家約(yue)翰-威勒爾提出的(de)(de),意思是(shi)宇宙中(zhong)可能(neng)存(cun)在(zai)的(de)(de)連接兩個不同時(shi)空(kong)的(de)(de)狹窄(zhai)隧道。關(guan)鍵的(de)(de)問題(ti)是(shi),蟲洞確(que)實(shi)存(cun)在(zai)嗎?如果存(cun)在(zai),我們(men)是(shi)否能(neng)夠穿(chuan)越它(ta)們(men)?然而,這些問題(ti)至(zhi)今沒有(you)(you)答案(an)。可能(neng)與上述的(de)(de)未知外星物(wu)質一樣(yang),蟲洞并不存(cun)在(zai)。
20世(shi)紀(ji)90年代,物理學(xue)家塞(sai)爾(er)古-科拉斯尼科夫又提(ti)(ti)出(chu)了(le)另一種(zhong)蟲(chong)洞概(gai)念。然而,所有這些蟲(chong)洞理論都(dou)不能(neng)提(ti)(ti)供(gong)蟲(chong)洞確切(qie)存(cun)在的(de)證據,更無法(fa)提(ti)(ti)出(chu)一種(zhong)切(qie)實可行的(de)時(shi)空穿梭(suo)方法(fa)。如(ru)果科學(xue)家們能(neng)夠找到答案(an)的(de)話,那么太空飛船的(de)速度將(jiang)不僅(jin)僅(jin)是光(guang)速的(de)概(gai)念。
申明:生活十大、生活排行榜等內容源于程序系統索引或網民分享提供,僅供您參考、開心娛樂,不代表本網站的研究觀點,請注意甄別內容來源的真實性和權威性。