天文航天|人类能制造航空母舰 为何至今没有空天母舰？烧不起油！
在科幻电影中 ， 空天母舰是比较常见的设定 ， 它就像现在的航空母舰一样可以携带各种更小的战斗机 ， 或者作为补给站 ， 只是它是漂浮在空中的 。
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那么 ， 现实生活中空天母舰可以制作并运行起来吗？
以现有的技术要把航天器送上天只有一种方式 ， 那就是用燃料来推进 ， 如果没有到达地球轨道的话 ， 那还得不停燃烧燃料来给航天器悬浮在空中 。
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根据波音网站的数据 ， 一架波音747客机在飞行时 ， 每秒的油耗在4升左右 ， 而它还只是一架飞机而已 ， 最多只能容纳568人 。
油耗取决于燃油要推进的重量 ， 重量越大则油耗越高 。波音747的“裸机”重量在220吨左右 ， 作为对比 ， 现在一艘典型航母的重量在10万吨左右 。
要把航母大小的空天母舰送上天 ， 并一直悬浮在空中的话 ， 那真的是经费在燃烧 。
我们可以简单估算下：
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航母的重量是波音747重量的500倍左右 ， 如果它以飞机同样速度飞行的话 ， 那么这种重量的空天母舰一秒钟要烧掉2000升煤油 。
按照航空煤油每升8元左右算 ， 它一秒钟要烧掉1.6万元 ， 一天烧掉一个优质村庄的GDP ， 一星期烧掉一个小镇GDP ， 一个月一个县城的GDP没了 。
很明显 ， 以现在的技术 ， 没有一个国家能玩得起这东西 。
事实上 ， 就算有国家在经费方面玩得起空天母舰 ， 这也是一个非常不划算的买卖 。只要我们的推进方式是化学燃料 ， 那么我们在空中作业时推进的基本都是燃料 ， 而不是航天器本身 。
这里涉及到一个限制航天事业的公式：火箭方程 。
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图注：火箭方程
v是我们希望让火箭到达的速度 ， Ve是火箭的排气速度 ， m0是火箭加速前的质量 ， mf是火箭升空时的总质量 ， 包括火箭本身和燃油 。
从这个公式中就不难发现 ， 火箭要达到更高的速度 ， 取决于Ve和那两个质量的比值 。
其中 ， Ve由化学染料的性质决定 ， 我们用的是化学染料 ， 没法改变这个；同样的 ， m0/mf对应的是燃料占火箭总重量的百分百 ， 其实也是被化学燃料的性质定死的 。
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所以 ， 化学燃料的航天事业是有极限值 ， 你需要飞得更快 ， 或者要送越重的东西上天 ， 它最终加上燃料重量可能可能会飞都飞不起来 。
现在性能最好的化学燃料是液氧+液氢 ， 它燃料占比是是83% ， 也就是说即便我们把一个装满这种性能最好的燃料的飞行器送上天 ， 它实际上是把83%的燃料送了上去 ， 而不是飞行器本身 。
有人做过一个比喻 ， 我们火箭发射其实和送听装可乐上天是差不多 ， 火箭本身只是铝制可乐瓶的重量 ， 而燃油重量就是所有可乐液体的重量 。
虽然 ， 空天母舰可能不需要太快的速度 ， 但是要把这样重量的东西停留在空中 ， 它的燃油重量是难以想象的 。
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还是以波音747为例 ， 事实上 ， 它能装载的燃油重量和机身重量基本是一样的 ， 你把波音747换成航母的话 ， 估计这东西在空中一刻都不能停止加油 。
最后只要我们还在用化学燃料 ， 任何航天事业都是非常不划算的 ， 因为运载的大部分都是燃料 ， 所以空天母舰暂时不要想 。
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