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星際旅行,到底可以怎麼實現?

星際旅行是人類的夢想,但是宇宙太大了,距離用光年來計算,光的速度是每秒30萬千米。目前人類遠遠達不到光速的旅行速度。星際旅行至少在幾十年之內是不可能實現的。目前的科技水平,只能到月球和火星。

未來太空旅行的方式

01

核聚變火箭

核聚變是把原子結合在一起,從而獲得能量。聚變反應堆能減少不必要的一些輻射,也容易獲得燃料氘和氚,因為氘和氚在月球的表面和木星的大氣中大量存在。在到另一個恆星的星際旅行之前,核聚變火箭完全可在太陽系內找一個地方補充燃料。

然而,科學家至今仍沒有建造出一個可工作的核聚變反應堆。人們已經知道利用核聚變反應製造了氫彈,但卻沒有掌握該反應產生的能量控制技術。不過,一旦科學家掌握了核聚變技術,他們將能控制聚變反應產生的帶電粒子,並讓它們從一個磁場噴口噴出。這一過程能被應用於二級火箭,使其速率達到光速的12%。

02

反物質火箭

對星系旅行火箭來說,反物質將是重要的燃料。然而,想要獲得星際旅行火箭所需要的大量反物質,是極其困難的事。

在反物質火箭中,等量的反氫原子和氫原子在燃燒室中混合,如果重量都是半磅(1磅約為453.592克),兩者結合湮滅時所產生能量將比10兆噸氫彈釋放的能量還要大。採用與核裂變火箭類似的方法,用磁場把這些粒子束縛起來,能使其噴射速率達到光速的三分之一,使火箭的最高速率達到光速的66%。

專家說,星際旅行需要更輕、更靈活和更快捷(接近光速)的推進系統。

03

激光帆船

激光帆技術是人類星際旅行最可行的技術。這一技術的理論是,正如帆船依靠風力漂洋過海,大功率激光束也能推動巨大「帆」的航天器在太空遨遊。

太陽帆船的好處是不用燃料,然而遠離太陽後將無法繼續前進。

激光帆船能在10年內飛行速率達到光速的一半。而如果採用直徑為200英里的激光帆,人類可以在12年半的時間內抵達半人馬座阿爾法恆星;採用600英里寬的激光帆,飛到巨蟹55恆星也只需86年。

影響太空旅行的七大因素

儘管人們已經知道如何讓宇航員在太空站中保持健康,然而宇航員每次執行任務的時間一般只有幾個月,並且有宇宙飛船從地球定期給他們送生活用品。而星際旅行常常花費數十年的時間,中間根本沒有地方補充食物等生活必需品。

地球以有限的大氣、水和耕地養活了70多億人。然而,人實際上只使用了大氣、水和耕地這個系統的一個很小部分。在航天器里,就可以模擬製造這樣的系統,也就是說,用適量的水、氧氣和食物供人生存。但是,這些水、氧氣和食物都必須以近100%的回收率一次又一次地循環。

食 物

要保持食物持續供應,就需要有相應的糧食種植和收穫。美國宇航局的專家認為,這不是特別難,問題在於它能多有效。目前,他們正在進行小麥和西紅柿的相關實驗。而研究表明,多數植物在高濃度的二氧化碳情況下長勢喜人,二氧化碳可由宇航員呼出的氣體提供。這些專家說,只需要合適的質量和電力,就可以不斷地生產糧食了。

氧 氣

宇航員吸入氧氣、呼出二氧化碳。二氧化碳能通過儀器從宇航員生活環境氣體中分離出去;接著再用化學方法把它分離成兩個氧原子和一個碳原子,從而獲得二氧化碳中的氧。科學家打算不久之後在國際空間站中採用這樣的氧氣循環法。

一個封閉的水循環意味著把洗澡用的水、種糧食用的水、尿甚至汗都要回收。美國宇航局在地面隔離艙的實驗,已經通過冷凝空氣中的水蒸氣、回收廢水和尿成功地讓水循環利用了90天。

引 力

在失重狀態下呆幾個月後,宇航員就會患上骨質疏鬆症。在航天器上,可以有一個簡單的方法模擬地球引力:讓宇航員艙旋轉,產生的向心力就相當於地球引力。

輻射屏蔽

每一艘航天器都將受到太陽風的影響,太陽風是從太陽表面高速噴射出來的離子粒子流。而在更深邃的太空中,航天器肯定還要受到宇宙射線等的輻射。這些都有可能殺死宇航員。裂變、聚變和反物質也同樣產生輻射。諸如石墨之類的輻射屏蔽將是必需的。

垃圾保護層

星際中特別空曠,但太空垃圾卻防不勝防。即使是一個以一半光速速率飛行的用顯微鏡才能瞧清楚的太空垃圾,也能給航天器帶來災難性的破壞。垃圾防護層是必須配備的。

心 理

對星際旅行來說,宇航員需花費畢生的時間達到目的地,而且沒有歸程。有誰願意充當這樣的敢死隊員呢?即使有,派孩子、派成年人,甚至派多少人執行任務,都會是問題。

更難的是,如果人與人之間產生矛盾怎麼辦?從目前經驗來說,星際旅行的宇航員心理極容易出現問題。星際旅行的艱險和困難可想而知。

綜上所述,星際旅行暫時不太現實,需要科技的進一步發展。對於造訪其他的恆星,根本就是不可能的任務。「阿波羅」10號是迄今速度最快的載人空間飛行器,最高速度達到了每小時39,895千米。即使以這個速度飛行,那麼到達4.2光年遠的比鄰星也要花上12萬年。

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