7天到火星,40年到比鄰星,美國研發反物質推進器!
推進器
作者: 短篇小說
2020-08-11 07:55:46
[ 聞蜂導讀 ] 雖然上世紀50年代第一顆人造衛星就上天了,但六十多年過去了,我們還在地球附近徘徊,或者在太陽系里蝸牛般攀爬。目前航天器推進器使用的一直是化學燃料或弱離子驅動技術,效率極為低下,即使是使用了耗時的引力彈弓技術,最近發射的帕克太陽探測器才達到了最快70萬公里/小時的速度。不過這一切很快就可能成為過去,因為目前至少有三種可行的太空高速驅動方式正在

雖然上世紀50年代第一顆人造衛星就上天了,但六十多年過去了,我們還在地球附近徘徊,或者在太陽系里蝸牛般攀爬。目前航天器推進器使用的一直是化學燃料或弱離子驅動技術,效率極為低下,即使是使用了耗時的引力彈弓技術,最近發射的帕克太陽探測器才達到了最快70萬公里/小時的速度。不過這一切很快就可能成為過去,因為目前至少有三種可行的太空高速驅動方式正在研發,有可能取得重大突破,在2050年前讓人類飛行器的速度至少超過每小時160萬公里。

這些項目就是美國宇航局(NASA)先進概念研究所(NIAC)正在資助的新型鋰離子驅動器和反物質推進器,以及私人公司SpaceX的化學火箭改良概念。

化學火箭軌道加油

目前計劃的火星任務都是從地球上發射飛船,這意味著火箭大部分的燃料都得用于脫離地球引力,只有很少的燃料用于在太空中加速飛船,從而不得不采用霍曼轉移軌道,迂回前往,耗費大量時間。

馬斯克的SpaceX公司正在研發大獵鷹火箭(BFR),可以將其改進為在地球軌道上加注燃料,從而提高其前往火星的初始速度。通過這種方式,可以把飛船的速度加速到10公里/秒以上,即36000公里/小時,可直接使用拋物線軌道,在70天內到達火星,甚至可能短于40天,可大大減少宇航員暴露在宇宙射線中的風險及食物重量。

新型鋰離子推進器

NASA噴氣推進實驗室(JPL)將在4個月內測試一種新的推進器概念——鋰離子推進器,這是一種用激光束驅動的鋰離子推進器,可逐漸加速到480公里/秒,即每小時173萬公里的速度,到火星僅需不到7天的時間,到冥王星也只需要不到一年時間。

該項目的主要技術挑戰是強大的激光器,需要高達10兆瓦的激光發射到離子推進器上,以產生更大的推力。美國軍方將在未來兩年內開發出100千瓦的激光器陣列,預計到2025年可以擁有兆瓦級激光,整個推進器可能會在2040年前成為現實。

反物質推進器

這是一種用正電子催化氘塊進行核聚變驅動飛船前進的概念推進器,目前正電子動力公司(Positron Dynamics)已啟動研發,已列入NASA先進概念研究所2018年項目計劃(Ryan Weed: Radioisotope Positron Propulsion)。

該項目用氪同位素產生持續不斷的熱電子,然后引導到碳化硅薄膜表面,冷卻后在致密的氘塊中催化核聚變反應來產生動力。由于反物質(正電子)是現生產現用,避免了反物質無法存儲的問題,這種推進器的效率可以比現有技術的離子推進器高1000倍,速度可逐漸加速到980公里/秒,即353萬公里/小時,可在幾天內到達火星,幾個月的時間就能到達冥王星。

該公司網站的項目介紹則更具雄心,聲稱他們正在研制的正電子催化核聚變推進器,即使是到離地球最近的恒星系——4.2光年外的比鄰星,也只需40年的時間!

當然,這些概念目前都還在研發初期,未來究竟會如何發展還有很多困難和挑戰,但人類探索太空,走向遙遠深空已箭在弦上,或許在我們的有生之年,人類的世界就將變得廣闊無邊。

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