英國維珍銀河公司建造的“宇宙飛船二號”將在2010年初進行首次試航。
人類進入太空已有近50年歷史,但時至今日,月球仍是人類足跡所能達到的最遠區域。是什么阻礙了我們探索宇宙的腳步?人類該向什么方向發展技術,才能對真正意義上的深空進行探索?英國《新科學家》雜志日前刊登文章,對未來可能幫助人類進入深空的10種外太空飛行技術進行了分析。
除了預算問題和政治意愿這兩大因素外,太空探索計劃面臨的另一個巨大障礙,就是當前占據統治地位的太空飛行技術——化學燃料推進火箭——尚無法將人類送上更遠的星球。
阿波羅10號月球探測器是歷史上速度最快的載人航天器,其最大時速為39895公里。照這個速度,它需要12萬年才能抵達離我們最近的恒星系統。要對真正意義上的深空進行探索,我們就必須研發出新技術。以下列舉的是十大最令人著迷的太空飛行技術,其中一些在未來很可能成為現實,另一些則可能止于幻想。
1.離子推進器
傳統火箭通過尾部高速噴射氣體產生推進力,離子推進器的工作原理也一樣,不同的是,它噴射的不是高溫氣體,而是帶電粒子流。目前離子推進器產生的推進力較小,但消耗的燃料遠低于火箭。一些飛船已采用離子推進器,如日本的“隼鳥”號小行星探測飛船,以及歐洲的“智能1號”撞月飛船。
令人欣慰的是,這種技術正穩步提高。離子推進器一個特別有發展前景的變體是可變比沖磁等離子體火箭(VASIMR)。離子推進器利用強大的電場加速離子,而VASIMR則利用射頻發生器 ——與用于播放電臺節目的發射機類似——將離子加熱到100萬攝氏度。離子在VASIMR的強磁場內以固定頻率旋轉,射頻發生器隨后也改為這個頻率,將額外的能量注入離子,并極大地提升推進力。
可能性:幾年后有望成真。
2.核脈沖推進
核脈沖推進聽起來是一種“全然不計后果”的方式——定時從后部將核彈扔出艙外并引爆,利用核爆威力推動飛船前進。
美國國防高級研究計劃局曾開啟秘密研制核脈沖推進動力飛船的“獵戶座計劃”。即使按照今天的標準,這項設計也可以用“巨大”來形容。他們建議研制一種巨型減震器,同時用厚重的輻射防護屏障保護乘客。
核脈沖推進似乎可以發揮作用,但行進途中產生的輻射塵讓人擔憂。上世紀60年代,隨著第一批核試驗禁令生效,獵戶座計劃被束之高閣。現在,一些研究人員仍在提出與核脈沖推進類似的想法。從理論上說,依靠引爆核彈推進的飛船速度可達光速的十分之一,允許人類在大約40年內造訪離地球最近的恒星。
可能性:極高,但存在一定危險性。
3.核聚變火箭
核火箭是另一項利用核能量的太空飛行技術,它能利用飛船所攜裂變反應堆產生的熱量驅逐空氣,進而獲得推動力。但如果比拼能量,這種方式與核聚變火箭相比顯得黯然失色。
核聚變過程中,原子核結合成更大的核,同時釋放出巨大能量。絕大多數核聚變反應堆設計利用托卡馬克裝置(利用磁約束來實現受控核聚變的環性容器)將燃料約束在一個磁場內產生核反應。但托卡馬克重量極大,因此,核聚變火箭設計趨向于采用另一種觸發核聚變的方式——慣性約束聚變。
這種設計利用高功率能量束取代托卡馬克的磁場,通常采用的是激光。能量束猛烈轟擊燃料,使其外層發生爆炸,爆炸威力隨后傳導到內層并最終觸發核聚變。在此之后,磁場引導產生的熾熱等離子體從飛船尾部噴出,進而產生推進力。
上世紀70年代,英國行星際協會在其 “代達羅斯計劃”中對這種核聚變火箭進行了研究。它能幫助人類在50年內抵達另一顆恒星,在這段飛行時間內,宇航員能繼續生存的可能性極高。而當前的現實是:盡管努力了數十年之久,但科學家們仍未研制出一個可以工作的慣性約束聚變反應堆。
可能性:可能實現,但要等待數十年。
|