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1 # 天籟人2
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2 # yook59227582
好思想,如果能夠像噴氣式發動機用氣體推動飛行器運動一樣瞬間產生大量光子推動飛行器運動,那麼也許真的能夠進行星際旅行!
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3 # 奈米醋酸鋅
題主這個問題分為兩個部分,第一能否用光來推動物質前進,第二能否達到光速
在回答第一部分之前,相信有一個耳熟能詳的詞會呈現出來----太陽帆
原理就如同題主的問題一樣,透過太陽對飛行器產生的光壓不斷前進最終超過第三宇宙速度,逃逸出太陽系.而這個能否實現呢?或者說是否可行呢?在解釋之前,我先確切的告訴你,完全可行,而且就目前來說是最快逃逸太陽系的方式,如果你要探索太陽系的邊緣冥王星,那麼傳統的火箭+引力彈弓的方式需要9年,而從地球出發的太陽帆飛船隻需要5年就能到達
說到太陽帆,其實要追溯到最先提出這個理念的天文物理學大神----開普勒.開普勒是誰呢?他有什麼成就呢?首先,他提出了偉大的行星運動三大定律,現在還在使用,其次他是最早寫科幻小說的人,可以算是科幻小說的鼻祖.說盜墓拜曹操,混社會拜關二爺,那麼寫科幻小說的人就應該拜開普勒.他在1600年出版了《夢遊》這本科幻作品,講的是人類與月亮人的交往,其中涉及到了噴氣推進、零重力狀態、軌道慣性、宇宙服等等,感覺他好像是穿越回去的,此人長這樣:
其實這不算扯遠了,因為在書中他提出了僅僅依靠太Sunny能就可使宇宙帆船馳騁太空,最終到400年後太陽帆飛船這一概念才漸漸被人們所接受.
很多人好奇,為啥Sunny能推動飛船呢?它怎麼推不動我呢?那麼看看這個儀器:
這個叫做輻射計,威廉·克魯克斯設計的,儀器由玻璃燈泡製成,抽去大部分空氣形成部分真空,為的是減少空氣阻力.當暴露於Sunny,人工光源或紅外線(即使手放在附近的熱量也可能足夠)時,葉片會緩緩轉動.太陽帆就是這個儀器的高階版本.
原理簡單來說,就是光粒子打到太陽帆上,產生反作用力,由於地球上有空氣阻力,基本上這個壓力就被空氣阻力抵消了,但到了外太空,空氣阻力幾乎為0,太陽帆的速度便會成平方的增長(因為速度等於質量乘以加速度),也就是說,地球發射的宇宙飛船到月球大概需要3天左右,使用太陽帆則需一個月,但如果要去火星,勇氣號可是用了好幾年時間,而太陽帆飛船則只需幾個月,距離越遠,速度的加成就越大.
我之前的文章裡有提到動態質量和靜態質量,光的靜態質量為0,但卻是由動態質量的,當光子撞擊到光滑的平面上時,就像往牆上仍米粒,雖然力量微乎其微,但是宇宙中沒有空氣阻力啊,速度就會慢慢提上去
光在一平方米的表面上產生的推力只有0.9克,如果太陽帆的直徑增至300米,其面積約為7萬平方米,由光壓獲得的推力為34千克.根據理論計算,這一推力把重約500千克的飛行器送到火星只需要200多天.若太陽帆的直徑增至2000米,它將獲得的1.5噸的推力,能把重約5噸的航天器輕鬆送到太陽系以外.
目前來說問題的前半部分已經解釋清楚了,這是一個切實可行的方案,而且全世界的科學家也已經做了很多次實驗了
但是第二個問題,讓太陽帆飛船達到光速,這裡先不討論能不能達到光速,先討論持續的能源問題,在太陽系,確實太陽產生的光子足夠多,也就是說太陽帆的能量供給充足,想要達到很高的速度完全沒有問題,但是離開了太陽系之後呢?太陽發出的光子到達飛船上的將會越來越少,最終可能太陽帆飛船將會以很高的速度勻速前進下去,因為太陽帆上不再有光壓了,少了作用力,牛頓說過,任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直到外力迫使它改變運動狀態為止.宇宙其實十分"空曠",90%的地方都是一片黑暗,所以太陽帆飛船永遠達不到光速,甚至還差得非常遠.
那麼如果提供了穩定的光源呢?好吧,這不就涉及到永動機了嗎?能量不能憑空產生,只能透過其他方式轉換,如果人類已經掌握了無限能源的能力,為什麼還要使用太陽帆這種方式呢?就如同武俠小說裡,你已經有了無窮無盡的內力,還需要什麼招式呢?
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4 # 來看世界呀
光照在物體上會產生“光壓”,確實可能用來推動物體前進,如果經過光長時間加速,能使物體逐漸接近光速飛行,但依然是達不到光速的。
有質量的物體在運動的過程中不可能超光速,這似乎是宇宙的某種極限,儘管宇宙在超光速膨脹,但那不是星系自己飛行,而是有某種神秘的力量在推動宇宙物質前進,目前認為是暗能量。光有波粒二象性,擁有粒子的特徵,但是光子卻沒有靜質量,只是在照射在物體上的時候,會被物體吸收,發生能量轉換,進而對物體有極小的推力。如果有強勁的鐳射照射一艘光帆飛行器,是有希望將飛行器加速到接近光速的程度,但是要消耗的能量不計其數。
曾經有一項“突破射星計劃”,就是希望透過這種方式將一艘體積只有幾十立方厘米的飛行器加速到光速的10%左右,有望在幾十年之內到達比鄰星所在的三星系統。日本曾製造過一個技術驗證衛星IKAROS,用光帆確實實現了飛行器的加速,但是由於光帆的面積等因素限制,飛行器的速度還是很低,太陽系距離太陽越遠,接收到的太Sunny就越弱,越是難以用光推進。在日本隼鳥號上,也曾應用光壓來控制隼鳥的姿態。
現在光帆飛行器還是一種比較科幻的設想,可能比離子推進器進入實用還比較晚,相較於離子推進器,光帆飛行器或許需要建設一個龐大的鐳射矩陣,耗資是比較嚴重的,鐳射矩陣執行起來耗能也很厲害。
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