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1 # 毒聚一方
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2 # 多維觀世界
,而運載它的長征三號乙火箭重達500多噸,其中大部分是燃料的質量。長三乙的最大運力是5.5噸,運力和自身重量之比是百分之一。
可以想象,用這樣的運載火箭做星際航行的話是多麼的困難。這樣的運載火箭也只是將航天器加速到可以到達月球的第二宇宙速度11.2米每秒。以這個速度進行宇宙航行就是很慢的龜速了。
靠現在的化學燃料推動航天器20公里每秒是一個極限。每級火箭不能無限增大,要再提高速度,就要增加火箭的級數。或者攜帶一部分燃料在太空逐漸點燃。這樣在起飛時就要將這部分燃料儲備攜帶上,而這將大大增加航天器的質量。在現有11公里每秒基礎上,每增加1公里每秒,就要增加十分之一也就是50.噸的燃料消耗。而增加的這50噸又要消耗一百倍相當於5千噸的燃料。所以這是一個不可能實現的死迴圈。
依題主所說到達比鄰星,那是四光年大約四十萬億公里的航程。速度至少要達到千分之一光速300米每秒吧,這樣需要四千多年就可以到了。不要說一千噸的飛船,就是一噸重的航天器,要想達到千分之一光速300米每秒,估計得需要上億噸的燃料。而這燃料必須提前儲備,要推動上億噸物質,別說300米每秒,就是三米每秒,也是需要巨大的能量,而這巨大的能量又需要更加巨大的能源儲備。所以一句話,靠現在的化學燃料驅動,是不可能進行恆星際航行的。
除非是像旅行者那樣,小質量(不到一噸)低速度(十幾米每秒),慢騰騰前進,大約幾萬年後,可能到達比鄰星那樣遙遠的地方。這不叫星際航行,因為飛出太陽系後,就會失去人類控制,人類也探測不到它了。它也沒有後續能源,完全靠慣性在太空中漂流,它是一個死亡的航天器。太空中各種星體很多,隨便撞上哪個也會把它撞碎,它也不可能直線行駛,隨便哪個天體就可能捕獲它。
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3 # 彧蔚
一個國家的綜合實力如何很多都是透過具體行動表現出來的,比如在二戰後的美蘇之間,雙方為了向外界傳達自身“超級大國”的形象,在一方率先開始航天產業發展後,另一方也不甘於落後,所以在今天我們能看到和感受到的很多那個時代的超級巨無霸和今天享受到的衛星導航等都是曾經的美蘇太空爭霸的遺留產物。比如在航天爭霸中登月計劃是雙方最重要也是發展到最後最核心的產業,美國為了實現登月計劃,建造了土星5號超重型火箭,而蘇聯也建造了N1重型火箭,再到後來雙方在登月計劃中分出了你我之後。又開始了太空梭的建造比拼,而這個時候美國的太空梭順利實現上天,蘇聯的暴風雪號太空梭卻因為自身的原因和能源號重型火箭的一些問題只進行了幾次發射試驗便草草結束,到最後結果我們大家都知道了美國的土星5號重型火箭共發射了17次,將9艘載人的阿波羅飛船和一艘天空實驗室飛行器發射升空,太空梭共發射了多達135次,發射的任務載荷更是數不勝數,從早期的各種星際航天器到國際空間站艙段等。雖然這幾年隨著全球重返太空計劃的熱潮湧起,中美都已經開始了載人登月計劃的研製任務,中國是準備在2030年前後透過自主研發的長征9號重型火箭實現載人登月等重大星際探索任務,而美國也是利用太空梭的主發動機和助推器研製了SLS 超重型火箭。當然這些能夠實現載人等於的火箭和當年的土星5號超重型火箭一樣都是一款3000噸級的超重型火箭,如果我們未來要實現星際探索任務,比如飛出太陽系到更遠的星系去,那我們需要多大的火箭呢?將目標定為距離地球4.22光年的比鄰星的話,算下來這個飛行距離大概是9.46*10^14千米,舉例來說的話地球和月球之間的平均距離38.4萬公里,嫦娥四號飛了3天,4.22光年約是地月距離的約1億倍,嫦娥四號至少要飛約80萬年。當然嫦娥4號並不是人類建造過飛行速度最快的星際飛行器,如果以目前人類發射的星際探測器最快飛行速度計算的話,從地球飛到比鄰星也需要6萬年時間。所以單純的對比放大來算的話,比如土星五號超重型火箭要想實現將質量在5噸重的阿波羅飛船發射到月球,其質量達到了3038噸,其中整枚火箭中燃料的質量達到了2755噸,算下來燃料的佔比高達90%,阿波羅飛船和土星5號的質量比為1/16000,當然阿波羅飛船被加速到能夠脫離地球引力的第二宇宙速度是由土星5號重達120噸的第三級完成的。月球和地球之間的距離大概是38萬公里,算下來地球到比鄰星的距離是地球到月球距離的2.5*10^9倍遠,這樣等比例放大計算的話,我們要想發射千噸的飛船到比鄰星,所需要的火箭質量將達到15*10^14噸重,這個重量其實早已經超越億噸重了。按照火箭燃料佔火箭總質量的90%計算的話,光是火箭燃料的質量也達到了13.5*10^14噸重。按照火箭發射時的推進效率和安全性考慮的話,火箭一級的發動機數量是越少越好,但是以15*10^14重的發射質量計算的話,就算是單臺發動機推力達到1000噸的發動機數量也需要15*10^11臺多,而且這麼多的發動機要想建造出來可不是發動機推力的提升就可以了,當然要想製造出推力高達1000噸的火箭發動機也不是不可能,當年蘇聯建造的RD170火箭發動機的推力就超過了800噸,並且準備後續改進出推力高達1000噸的火箭發動機。但是上面這麼多的發動機並列安裝的話,火箭一級結構的直徑得多大啊?而且推力這麼強的火箭發動機產生的反作用力有多大啊,比電影《流浪地球》中的行星發動機的150億噸推力還大10倍。流浪地球中將地球推動到4光年外的半人馬座比鄰星用了2500年時間,所以在火箭飛行的旅途中,人該如何生存也是一個難題,是像電影《太空旅客》中的冰凍睡眠來解決呢?還是像流浪地球中的自然繁殖呢?這兩個問題一個是人體冰凍是否可以解凍甦醒過來,一個是在太空中該如何解決人體自然繁殖中的基因穩定問題以及2500年時間裡,這艘巨大無比的太空飛船該如何解決食物和供應問題。當然電影中用了2500年時間並不代表現實中用2500年就可以到達了,我們以目前人類以目前人類發射的星際探測器需要6萬年計算的話,人類從有記載開始也就不過5000年曆史,60000年對比5000年整整12倍的差距啊,所以這艘只能存在於科幻電影中的太空飛船在現實中需要解決的問題很多很多。當然利用化學燃料製造的火箭實現星際旅行還不太現實,但是另一種目前只存在於科幻電影的中的“曲速引擎”卻真的有國家在研究,曲速引擎簡單來說就是一種超光速引擎,由於速度更快所以可以大大縮短星際飛行時間。雖然這一理論早在上世紀50年代就已經提出,但是直到近幾年美國有科學家才宣佈準備研製這種能夠大幅度縮短飛行時間的“曲速引擎”。如果我們能夠製造出最基礎的曲速引擎的話,從地球到比鄰星的飛行時間也就可以縮短到4.7萬年。如果我們能夠製造出9.9999級的曲速引擎,那麼到達比鄰星就只需要11.12分鐘。
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其實我們對附近星際探索最大的問題並在於燃料,而在於時間和速度。。。。還有就是超遠距離的通訊,路途上各種不可預測的事件,譬如太空碎石