速度战胜引力 速度战胜距离——宇宙航行动力漫谈续二 李龙臣/文_百度...

jctc2011

速度战胜引力 速度战胜距离——宇宙航行动力漫谈续二 李龙臣/文_百度...

JCOSR

（接续上一期）  
  
   上述火箭（或火箭的变型）运载工具，都采用热化学能（即利用燃料燃烧的热能）作能源。它们的作用时间很短，一般只能工作几分钟到几十分钟；它们质量大，有的多达数千吨，而效能不高，要达到第三宇宙速度都很困难。化学燃料动力虽然解决了宇航动力有无的问题，而且正在精益求精，功不可没，但用它所能的速度是无法战胜宽广的宇宙尺度的。现在的航天活动范围，主要是地球行星空间。要扩展到整个太阳系，现在的火箭已属“老牛破车”，力不从心。飞向最近的行星——金星和火星，也需要几个月和十几个月的时间。飞向最远的行星——冥王星则需要10多年。至于距离更远的彗星则望尘莫及，只有等待少数回归的彗星飞近太阳时才能飞近它们进行探测，而它们回归周期少则几十年，多则几百年。如果要冲出太阳系、冲出银河系，则分别需要几万年和100多亿年的时间。  
  
或许有人说，还有相对论的速度效应哩。要知道，这种低速下的速度效应是微乎其微的，不起什么作用。要想速度效应起作用，必须千万倍地提高速度，如比第三宇宙速度提高9000倍，达到50%的光速，时间才膨胀13.3% 。
  
这样的速度，化学燃料火箭是无论如何也达不到的。即使能达到，以这样的速度起飞，任何物体都无法承受由此产生的巨大的加速超重。提高速度的办法，只能是在启航后的航程中不断加速。由此对宇宙航行动力提出的要求是:质量小、作用时间长和效能高。科学家们正在努力寻找着这样的宇宙航行动力，他们的设想有以下几种:
  
电火箭 用电场或电磁场将工质（即工作介质，这里相当于火箭的推进剂）电离成粒子，并高速喷射，产生推力。它的工质比电化学火箭推进剂轻得多，因而质量很小。作用时间也长很多。但推力很小，飞船增速较慢。
  
阳光动力火箭 用阳光加热工质。也具有作用时间长、质量小的优点。但推力也很小，而且离太阳越远，阳光越弱，推力更小。
  
激光动力火箭 用强激光束加热工质。其质量比化学火箭小、效能高，能较长时间作用。
  
核能火箭 用原子核裂变或聚变产生的高能来加热工质。其显著的优点是效能高，裂变能是热化学能的百万倍，聚变能又是裂变能的几十倍。
  
反物质火箭 用正反物质湮灭的热能加热工质。爱因斯坦相对论告诉我们，物质的质量可转换为能量，其大小等于质量乘以光速的平方。核聚变反应只有0.7%的质量转变为能量，正反物质湮灭则将100%的质量转变为光能和热能。
  
光子火箭 喷射正反物质湮灭时产生的光子。由于光速是最高运动速度，根据火箭公式，喷射光子可以获得最高的火箭速度。
  
另一些科学家则突破传统的火箭思路，设想在飞船上张帆，用阳光或飞船外射来的激光束、微波束加速飞船。飞船上由于没有动力装置，质量会轻很多。
  
像正反物质湮灭的光能和热能都可以用作宇宙航行加速动力一样，核弹爆炸除产生热能外还有冲击波等其他形式的能量产生，影响科学家由此提出核脉冲推进的设想，就是用小型原子弹或氢弹连续爆炸产生的冲击波来加速飞船。
  
科学的思路无止境。有人提出，无需携带动力能源，也无需在地球轨道或太阳轨道上设微波发射站、激光发射站，而让飞船在航程中从宇宙中收集能源。其中一种方法，就是lg加速冲压喷气飞船的航行。
  
当然还有更美妙的设想，那就是利用宇宙自身的能量场进行宇宙航行。科幻小说中描述的时空隧道、引力屏蔽等等，就是这一类设想。
  
（全文完）