人类何时才能实现星际航行呢?

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星宇飘零
优质答主

2020-10-08 · 科学领域创作者
星宇飘零
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关于人类什么时候可以进行星际航行的问题,如果非要现在来回答,那只能是四个字:遥遥无期。

大家都知道我们现在航天使用的是化学燃料,化学燃料的效率是极低的,在脱离地表引力的火箭发射中,为了得到足够的推力,火箭需要携带数倍于火箭自身重量的燃料,这不单导致燃料的极大浪费,也增加了燃料补给的难度。

目前的化学燃料中比较容易补给的是氢,因为即使在宇宙空间里,氢分子也是随处可见的,但氢需要氧化剂——氧气才能燃烧从而产生推力,而氧气的补给就没有那么容易了,它并非如氢一样满宇宙都是。

氢之所以那么多是因为它是在宇宙大爆炸后就形成的,占了宇宙大爆炸产生元素的70%以上,但在宇宙大爆炸时,氧的含量基本为0,现在所有的氧气都是后期产生的。根据现有理论,氧元素形成于恒星核聚变,在恒星内进行的核聚变反应过程中会产生氧原子核,但这些氧原子核只存在于恒星内部,由于恒星数百公里每秒以上的逃逸速度,内部产生的氧原子根本无法离开恒星,在恒星喷发出的恒星风里,主要也是氢、氦这样的轻元素。而我们目前呼吸的氧,基本上都是末期恒星爆发后喷射出来的,对于目前的银河系,大约每一百年才发生一次这样的超新星爆发,所以氧气的稀有性可想而知。

因此,如果使用化学燃料,在星际航行中要补充是极其困难的,燃料用完很可能就用完了。

就我们目前所知的物理知识,要进行星际航行至少要有使用核聚变技术的航天发动机。然而我们现在连持续的可控核聚变技术都没有,即使在我们有生之年实现了可控核聚变技术,可控核聚变小型化又是另一道技术门槛,因为现在研发中的可控核聚变设备是这样的:

单单实现可控核聚变还不够,必须让它的能效比足够高才有意义,如果输入10份能量才产出11分量那就没有什么意义了。
假如能效比也解决了,那么下一道技术门槛就是发动机的材料问题,即使采用最干净的氦3作为核聚变原料,核聚变所产生的可是伽马射线,也不是一般材料能长期承受的。

即使采用了高密度金属板抵受住了伽马射线的攻击,最干净的核聚变燃料氦3可不是很容易获得的燃料,补给又成了问题……因此,我们需要考虑的是用满世界都有的氢(包括同位素氕、氘、氚)。然而,问题是最常见的氢1(即氕)只有一个质子,所以在核聚变开始前要先实现β衰变产生中子,这个过程随机发生,我们根本不能指望它能在短时间内大量发生。因此直接使用最常见的氕作为燃料并不靠谱。而如果使用氘和氚则会在核聚变到氦时产生多余的中子,这就产生了核污染,大量的中子轰击将会改变容器材料的性质,这是个相当大的问题。所以下一个技术门槛就是如何把所产生的中子定向喷射出去,现在看来好像没有什么好的办法,因为中子不带电性,无法通过磁场定向加速。

所以,要实现航天的核聚变发动机可谓困难重重,反观现在超大型的磁约束装置下实现可控核聚变都举步维艰,就不要怪我对实现星际航行如此悲观了。

不过你可能也听说过一些类似电磁驱动、光压驱动这类的非常规航天驱动方式,但它们无一不面临一个困难,就是机动性太弱。没错,理论上它们可以通过持续的缓慢加速来达到相对较高的速度,但这样的加速需要一个较长的时间,同样的,要实现减速也需要相同的时间,那么在太空中高速航线时出现意外情况怎么办?飞船根本无法及时制动……所以,这种驱动方式根本没法用于载人航行,太危险了……

所以,对于星际航行,大家还有什么好主意吗?

领略自然脉动
2021-02-08
知道答主
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现在科学的发展让星际旅行的实现变得越来越有可能

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霄瑶love
2020-10-09 · TA获得超过492个赞
知道答主
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我觉得人类的科学越来越发达,以前不可思议的事情在现在都已经实现了 ,所以星际航行也会在不久的将来实现。
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小学教育汇
2020-10-09 · TA获得超过623个赞
知道小有建树答主
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以我们现在的科技水平是做不到的,现在的飞船还没有达到光速飞行的优势,进行星际航行至少要达到光速的速度。
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