英国维珍银河公司建造的“宇宙飞船二号”将在2010年初进行首次试航。
人类进入太空已有近50年历史,但时至今日,月球仍是人类足迹所能达到的最远区域。是什么阻碍了我们探索宇宙的脚步?人类该向什么方向发展技术,才能对真正意义上的深空进行探索?英国《新科学家》杂志日前刊登文章,对未来可能帮助人类进入深空的10种外太空飞行技术进行了分析。
除了预算问题和政治意愿这两大因素外,太空探索计划面临的另一个巨大障碍,就是当前占据统治地位的太空飞行技术——化学燃料推进火箭——尚无法将人类送上更远的星球。
阿波罗10号月球探测器是历史上速度最快的载人航天器,其最大时速为39895公里。照这个速度,它需要12万年才能抵达离我们最近的恒星系统。要对真正意义上的深空进行探索,我们就必须研发出新技术。以下列举的是十大最令人着迷的太空飞行技术,其中一些在未来很可能成为现实,另一些则可能止于幻想。
1.离子推进器
传统火箭通过尾部高速喷射气体产生推进力,离子推进器的工作原理也一样,不同的是,它喷射的不是高温气体,而是带电粒子流。目前离子推进器产生的推进力较小,但消耗的燃料远低于火箭。一些飞船已采用离子推进器,如日本的“隼鸟”号小行星探测飞船,以及欧洲的“智能1号”撞月飞船。
令人欣慰的是,这种技术正稳步提高。离子推进器一个特别有发展前景的变体是可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)。离子推进器利用强大的电场加速离子,而VASIMR则利用射频发生器 ——与用于播放电台节目的发射机类似——将离子加热到100万摄氏度。离子在VASIMR的强磁场内以固定频率旋转,射频发生器随后也改为这个频率,将额外的能量注入离子,并极大地提升推进力。
可能性:几年后有望成真。
2.核脉冲推进
核脉冲推进听起来是一种“全然不计后果”的方式——定时从后部将核弹扔出舱外并引爆,利用核爆威力推动飞船前进。
美国国防高级研究计划局曾开启秘密研制核脉冲推进动力飞船的“猎户座计划”。即使按照今天的标准,这项设计也可以用“巨大”来形容。他们建议研制一种巨型减震器,同时用厚重的辐射防护屏障保护乘客。
核脉冲推进似乎可以发挥作用,但行进途中产生的辐射尘让人担忧。上世纪60年代,随着第一批核试验禁令生效,猎户座计划被束之高阁。现在,一些研究人员仍在提出与核脉冲推进类似的想法。从理论上说,依靠引爆核弹推进的飞船速度可达光速的十分之一,允许人类在大约40年内造访离地球最近的恒星。
可能性:极高,但存在一定危险性。
3.核聚变火箭
核火箭是另一项利用核能量的太空飞行技术,它能利用飞船所携裂变反应堆产生的热量驱逐空气,进而获得推动力。但如果比拼能量,这种方式与核聚变火箭相比显得黯然失色。
核聚变过程中,原子核结合成更大的核,同时释放出巨大能量。绝大多数核聚变反应堆设计利用托卡马克装置(利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器)将燃料约束在一个磁场内产生核反应。但托卡马克重量极大,因此,核聚变火箭设计趋向于采用另一种触发核聚变的方式——惯性约束聚变。
这种设计利用高功率能量束取代托卡马克的磁场,通常采用的是激光。能量束猛烈轰击燃料,使其外层发生爆炸,爆炸威力随后传导到内层并最终触发核聚变。在此之后,磁场引导产生的炽热等离子体从飞船尾部喷出,进而产生推进力。
上世纪70年代,英国行星际协会在其 “代达罗斯计划”中对这种核聚变火箭进行了研究。它能帮助人类在50年内抵达另一颗恒星,在这段飞行时间内,宇航员能继续生存的可能性极高。而当前的现实是:尽管努力了数十年之久,但科学家们仍未研制出一个可以工作的惯性约束聚变反应堆。
可能性:可能实现,但要等待数十年。
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