為什麼宇宙飛船一定要飛得特別快？

想要到達宇宙中更遙遠的地方，就需要航行得更快。這不僅僅是為了快點到達那裡，而是決定了到不到得了那裡。如果沒有足夠的速度泵入軌道，飛船的航行路線就會彎得不夠遠，無法和目標軌道相交。一艘飛船的速度是由兩個因素決定的，飛船攜帶的燃料量和排廢速度，或是燃料燃燒時產生的「比沖」。現今的火箭使用的燃料是一種高級煤油和液態氧的混合物。這種燃料較為便宜，也更容易處理。但是，它的排廢速度僅為每秒3千米。

當燃料質量占火箭的95%時，可以將其加速至排廢速度的三倍，也就是每秒鐘9千米。飛往冥王星的新視野號任務需要速度高於每秒16千米，由宇宙神5號運載火箭發射。為了達到速度，新視野號的重量必須小於宇宙神5號的0.15%。從理論計算來看，最有效率的火箭燃料是液態氫。一些火箭使用過液態氫燃料，但就連液態氫也不足以讓我們把現實大小的裝備運到外星球以及更遠的地方。能解決這個問題的唯一辦法就是設計更奇異的發動機。

1.代達羅斯計劃（Project Daedalus），最高速度：每小時129500000千米，火箭類型：核聚變，目的地：巴納德星（Barnard』s Star），高度：190米。
在1970年代，英國星際協會提出了這個設計。它使用氘2彈和氦-3產生核聚變，創造出等離子流。它的發動機每秒能燃燒250顆小燃料球，並能持續四年左右。這樣能將飛船加速至光速的12%。

2.可變特定動力磁等離子火箭（VASIMR），平均速度：每小時180000千米，火箭類型：等離子，目的地：內行星，高度：1米。
可變特定動力磁等離子火箭的發動機利用無線電波把氬推進劑加熱並離子化，然後用一個磁場使其加速通過排氣管。它幾乎沒有可移動的零件。

3.RS-25發動機（美國國家航空航天局），「猛禽」火箭發動機（太空探索技術公司），平均速度：每小時13000千米，火箭類型：化學，目的地：火星，高度：4.2米。
這種發動機不再使用煤油當燃料，而是使用超低溫的液態甲烷。它還擁有很高的燃燒室壓。這樣的話，下一代的化學火箭將能多生產三倍的推力，效率提高18%。

4.火箭飛行器用核引擎（NERVA），平均速度：每小時25500千米，火箭類型：核熱，目的地：火星和木星，高度：43.7米。
一枚使用火箭飛行器用核引擎的火箭會利用核反應堆中得到的熱量，煮沸液態氫流，使之迅速膨脹。這樣，這股氣流就會被迫高速排出。這種設計比化學火箭要有效2倍。美國國家航空航天局每一次測試火箭飛行器用核引擎的雛形時，這種發動機都可以連續運行幾小時。

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