鄂元娟|以人类目前最先进的航天科技水平,飞往1光年外的星球需要多久?( 二 )
第三 , 现有技术能否实现光速或者亚光速飞行
从目前的科技水平看来 , 如果以液氢和液氧作为燃料 , 以化学能量转化的方式为火箭发射提供能源 , 理论上所能提供的最高速度仅仅为25公里每秒左右 , 这还是加上了地球的自转和公转速度的换算结果 , 但是实际上 , 受到火箭自重、燃烧能量转化效率等方面的影响 , 从地球上发射的火箭的最高速度 , 也仅能达到15公里每秒左右 , 这个速度距离能够逃逸太阳系的第三宇宙速度还有一定的距离 。
实际上 , 当距离太阳越远 , 脱离太阳系引力的最低速度就会越小 , 比如目前的旅行者1号的平均净速度只有17公里每秒 , 已经处在距离太阳220亿公里的区域 , 以这个速度脱离太阳系的引力束缚完全不成问题 , 只不过这个速度距离光速或者亚光速差距实在是太大了 , 即使飞离太阳系外围的奥尔特星云也还需要至少2万年的时间 。
从目前掌握的航天器加速方案来看 , 除了常规的化学能源外 , 还有引力弹弓效应、等离子体加速、光辐射等 , 不过引力弹弓效应可遇不可求 , 仅靠一两个星体的加速 , 其效果并不十分明显 , 虽然可以一定程度上大大提升速度极限 , 但受到星体质量和引力效应上限的影响 , 想达到亚光速是不可能的 。 等离子体加速虽然理论上可以使航天器速度达到200公里每秒以上 , 但这种方式还处于理论和实验阶段 , 即使成功之后对航天器的加速只能达到千分之一光速 , 如果到达1光年外的区域 , 也得需要1000年 。 光辐射目前也只停留在理论阶段 , 受到光辐射能量密度的限制 , 也只能应用到微型探测仪器的发射和加速方面 。
当然 , 可控核聚变是目前科学界正在加快推动研究的一项技术 , 一旦成功 , 必将对能源应用领域产生革命性的发展 , 届时航天器以可控核聚变技术为核心 , 理论上可以将航天器的速度提升到光速的3%左右 , 虽然距离光速甚至亚光速仍有非常大的差距 , 但至少在近距离的深空探测上 , 为人类足迹的延伸提供了可行性 。
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