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上個世紀六七十年代是一個理想主義的時代,隨著人類探索宇宙的不斷取得突破。從人類第一次進入太空,繼而人類又登陸月球,似乎太空科技在大跳躍式的發展,這給了那個時代的人們對未來更多更大膽的暢想,於是在1973年的時候,不甘落後的英國人提出了一個空前的計劃——飛出太陽系,飛向6光年外的巴納德星。

藝術家設想中代達羅斯計劃飛船

這就是代達羅斯計劃,這是一個星際探測器專案,其主要目標是能夠發射一艘星際飛船,飛出太陽系前往其他恆星,這其中,他們選定的目的地是離地球5.9光年遠的巴納德星。

為什麼選擇巴納德之星?

巴納德之星是距離地球第四近的恆星,比它更近的三顆恆星就是比鄰星三體系統中的三顆恆星,所以其實它是離地球第二近的恆星系統。

巴納德星是一顆紅矮星,質量只有太陽的14%

相對來說,巴納德之星比太陽小很多,質量只有太陽質量的14%,是一顆典型的紅矮星,在地球上憑肉眼是無法直接觀測到它的。

在上個世紀70年代的時候,科學家認為有一顆或多顆行星圍繞著巴納德之星繞行,這顆想象中的行星也成了當時距離地球最近的系外行星。也正是因為這個認知,所以當時選擇向其他恆星發射星際飛船的時候,就將巴納德星確定為目的地。

科學家設想在巴納德星有一顆甚至是幾顆處於宜居帶的行星,可以供人類未來殖民居住

當然,後來關於巴納德星行星的觀念也發生了一些變化,更何況,比鄰星也發現了處於宜居帶的行星,這些都是後話了。在當時,巴納德星還是被認為最可能適合人類移民的恆星。

代達羅斯計劃的提出

代達羅斯是希臘神話人物,在傳說中,他將羽毛和蠟融合在一起製作了一個人工翅膀。英國星際學會選定這個名稱來命名這項星際探索計劃,在艾倫·邦德(Alan Bond)的帶領下,一隻由13名科學家和若干工程師組成的團隊也被正式探討和制定代達羅斯計劃。

藝術家想象中的正在飛躍月球的代達羅斯火箭

在一系列的研究後,他們理所當然的拋棄傳統的化學燃料火箭,決定採用核聚變火箭。即便是如此,這艘核動力火箭也許在太空中飛行50年,而結合巴納德星的距離(5.9光年),這就需要火箭的飛行速度最快要能達到光速的12%。

代達羅斯火箭的概念

代達羅斯火箭將會在地球軌道上被建造出來,火箭的初始起飛質量為54000噸,其中包括了50000噸的核燃料以及500噸有效科學載荷。

代達羅斯專案的一些引數表格

火箭的核動力發動機原理很簡單,就是使用氫彈爆炸產生的推力來推動飛船前進。代達羅斯火箭所採用的核燃料是由氘和氦-3組成的,每秒鐘飛船將會引爆250個這樣的小型氫彈球,並透過電磁噴嘴將產生的等離子體噴射出去。透過計算後,這樣的核動力發動機噴出的等離子的速度能夠達到10600千米/秒。

火箭將是一個兩級火箭,高度達到了190米。其中第一級空重1690噸,核燃料的重量為46000噸,發動機將會持續工作2.05年,將火箭和飛船的組合體加速到光速的7.1%,然後耗盡燃料的第一級就會和火箭的第二級分離。

代達羅斯計劃火箭和土星五號的對比圖,可以看到其規模的龐大

輕裝上陣的第二級火箭繼續飛行,它的空重有980噸,核燃料重量為4000噸,核動力發動機將會持續工作1.76年,最終將飛船的速度提升到光速的12%。然後關閉發動機,飛船進入46年的巡航滑行階段。

由於代達羅斯火箭和飛船所處的極端環境(溫度從接近絕對零度到1600K之間),一般的材料在這樣的低溫和劇烈溫度變化範圍內變得脆弱不堪,火箭的強度也無法保證。所以,火箭發動機罩和支撐結構將會由鉬、鈦、鋯和碳組成的新型合金製造,這樣的合金材料即便是在極低溫度下也能夠保持足夠的強度。

如何探測巴納德星?

鑑於加速階段就需要5萬噸的燃料,如果需要減速的話,飛船的質量還需要進一步的增大,所以代達羅斯飛船並沒有預備減速的燃料,也沒打算到達巴納德星的時候減速。

科學家想出的解決辦法是飛船中攜帶了18個人工智慧控制的自動探測器,這些探測器在接近巴納德星前的7.2年到1.8年內發射出去,這些探測器同樣也沒有減速燃料,但是每一個探測器的會攜帶一種磁帆。

到達巴納德星的代達羅斯火箭

這種磁帆可以利用恆星太陽風和磁場來進行制動,從而無需攜帶減速燃料也能夠降低自身的速度。並且這種磁帆不但可以用來減速制動,也可以用來加速,這樣可以方便在巴納德星的不同行星之間進行穿梭移動。

除了這18個自動探測器外,飛船的第二級的有效載荷中也有兩個直徑5米的光學望遠鏡以及兩個直徑20米的射電望遠鏡可以用來觀測巴納德星,這些望遠鏡會在飛行25年後被自動開啟,並對巴納德星進行持續的觀測工作。

為了保護這些有效載荷不被星際物質所損毀,飛船會在飛行方向的前方200公里的地方發射一些人工粒子云,和飛船一起飛行,這些粒子云能夠提前將一些較大的星際物質摧毀掉,以免這些較大的物質撞擊飛船。

除了人工粒子云這第一道防線外,飛船第二級上還裝有一個50噸重、由鈹組成的金屬護盾,這個護盾的厚度有7毫米,以抵禦星際中的小的塵埃和流星體。

代達羅斯計劃的第二級火箭和有效載荷飛船,可以看到前面的金屬鈹組成的防護盾

而飛船和地球的通訊靠的是火箭第二級的發動機,這個直徑達到40米的火箭噴口在燃料耗盡以後也能夠兼任飛船的通訊天線。

因為代達羅斯計劃的時間週期長達50年,所以中間火箭和飛船不可避免會出現一些問題,當時的科學家還設想要攜帶一些自動維修機器人,以便在出現問題的時候能夠自動修復火箭或飛船。

代達羅斯計劃的結局

這個火箭和飛船計劃即便是在今天看來,依然是非常的瘋狂,依然是遙不可及。如果1973年代達羅斯火箭發射的話,那麼現在到了2021年,也接近50年了,這個時候也許代達羅斯飛船已經快要接近巴納德星了。

可惜在我們這個現實的時間線中,代達羅斯計劃中的一系列異想天開的技術即便是到現在大部分連影子都沒有,唯一實現的好像也就是能夠維修飛船的人工智慧機器人吧。

我們的目標是星辰大海

雖然代達羅斯計劃最終不了了之,但是這個計劃依然能夠激勵著我們人類不斷的突破自己的極限,讓我們擁有這樣偉大的夢想,也許在未來,目標是星辰大海的中國,可以帶領人類真正的踏上太陽系外的探索之旅。

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