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用能量束把飞船“射”到外星球上去
2012-10-19 14:11:15  作者:上方文Q 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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我们已经陆陆续续发现了大量系外行星,其中有不少条件和地球称得上很接近,看上去适宜生命存在,相信也有不少人希望能尽快前去一探究竟,但是梦想归梦想,考虑到漫长星际旅行需要耗费的极大能量和极长时间,真的很让人沮丧。科幻小说中的超光速飞船虚无缥缈,可预见的未来里我们仍会被局限在基于牛顿物理原理的“作用-反作用”引擎上,而在这个层面上,不管采用何种推进方式,核聚变、反物质甚至黑洞借力,飞船本身都必须携带大量的燃料,从而极大地增加飞船自身重量,让加速和减速时耗费的能量也随之猛涨。

那么能不能不带燃料出发呢?比如在地球附近制造出大量的能量,并将能量束瞄准飞行中的飞船,推动其前进,就像在花园里用浇花的软管冲刷树叶,而树叶就代表着轻便的飞船。微波科学公司的James Benford就认为:“这是唯一一种不存在物理学障碍的恒星际飞行模式。”

其实这也不是什么新鲜理论了,物理学家Robert Forward在上世纪80年代中期就想出了这个点子,后来还发展出了用激光反向减速的补充方案,以便在旅行结束时停靠。

这种理论转化为实际的难度可想而知,但是已经有人在这么做了,Benford就正在自己的实验室里对此方案进行基本的测试研究。

实验结果显示,采用宽阔的圆锥形“船帆”似乎是效果最好的,当然船帆以及飞船本身都必须使用质量极轻的材料制作,比如纳米碳管、石墨烯、铍等等,而且能够长时间经受来自能量束的1000℃以上的高温炙烤,还必须具备极好的反射性能,避免能量浪费。

用于发射超级能量束的发射器被设想成巨型天线,自然耗资惊人。Benford估算,如果要建造一个能够发射卡车大小载荷能量束的发射装置,得需要大约180万亿美元,并且每次任务都得再花5000亿美元。

这些数字看上去很惊人,不过相比于建造一艘自行推进的恒星际飞船,根本就是小菜一碟。

Benford表示,我们一开始不必急于将这种技术用于星际旅行,可以先在太阳系内测试,比如为在火星上执行任务的宇航员送去补给物资。这些物资在被“射出”之后,飞行速度可以达到每小时160万公里左右,不到两个星期就能到达火星,然后使用激光或者大气减速系统进入火星轨道即可。

Benford估计,如果想向距离地球约1光年的奥尔特云发射探测器,需要建造一台2400亿瓦特功率、直径为3公里以上的发射天线,耗资约为1440亿美元。可以发射的载荷重量约为70公斤,其中一半是翼展800多米长的“船帆”。发射5小时内后的时速就可达22万公里。

如果想把几吨重的星际飞船以1/10光速的速度发射到距离我们最近的半人马座α星,发射天线的功率需要300万亿瓦特,直径也接近100公里,这相当于全球每天耗电量的20倍。另一个问题时,飞船的加速度也将达到50个G,因此除非发明了有效的缓冲技术,人在里边会瞬间变成肉饼。

即便不能亲自前往,或许我们也可以向其它的宇宙文明发送地球生物的DNA样本,然后……三体人就能在他们的星球上重建一个地球动物园了,甚至可以发去人类自己的DNA,再由外星文明还原。

用能量束把飞船“射”到外星球上去

 

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