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为什么现在的宇宙飞船飞不出太阳系

发布时间:2016-09-01编辑:余斗阅读:(0)字号:
    并不是飞不出去,只是速度太慢。光的速度大约每秒 30 万公里,假如宇宙飞船速度大约每秒 20 公里。如果认为太阳系半径为 2 光年(奥尔特云最外),那么宇宙飞船要飞 3 万年才能飞出太阳系。如果到达比邻星等其他星球,大约要 6 万年以上。 为什么宇宙飞船飞得这么慢呢? 首先你要知道每秒 20 公里已经非常快了,地球上宏观物体一般只有化学火箭能达到这么快速度。牛顿力学告诉我们,要想获得快的速度,你得有力持续不断的推动。然而并不存在这样一个力恒久的推动火箭。火箭必须依靠反冲,换句话说,火箭必须携带燃料,往后喷出高速气体,才能获得反冲力使得自己前进。然而,高速气体的速度最快也就每秒几千米。由于火箭必须自带推进剂,所以通过计算得知,火箭的末速度和自身携带的推进剂成指数关系。换句话说,速度每提升一倍,火箭自重得增加好几倍。最后即便火箭携带整个地球质量的推进剂,也不能达到很快的速度。因而,客观上的火箭一般只能加速到几十千米每秒。 下图为理想火箭推进剂和末速度关系,遵循理想火箭方程: 为什么现在的宇宙飞船飞不出太阳系 ve 是高速气体速度,m0 为推进剂质量,m 为载荷,△v为速度变化,Propellant specific impulse 是比冲,也就是火箭发动机单位重量推进剂产生的冲量。一般在 200~400 左右。 横坐标为单级火箭推进剂和载荷质量之比。纵坐标为末速度(20000ft/s=6096m/s),可见,单级火箭很难把载荷带到高速度(7km/s),因而通常的火箭都是多级的。 为什么现在的宇宙飞船飞不出太阳系 顺便加上一副旅行者 2 号和新视野号的速度曲线,在一开始它们的速度都远超第三宇宙速度。但是由于太阳引力,这两个飞船速度都会逐步变慢,所以这两个飞船都使用了“引力弹弓”加速()。但是速度仍然会降到 20 千米每秒之下。 为什么现在的宇宙飞船飞不出太阳系 有没有办法实现高速飞船? 有的,但是不具备工程可行性。 目前两种办法是可能的,第一种是核动力飞船,但是目前的核动力飞船有很多局限,如果用核动力,那么核燃料储存,使用,辐射防护都是个非常大的难题,目前不具备工程可行性。 第二种就是用激光推动飞船,但是这要求飞船有很大的激光反射面,俗称光帆。这个光帆有多大呢?有人计算过,如果实现星际航行所需要的光速 1/3,激光反射面也就青海省大小。考虑到工程可能性和建设大功率激光电站的花费,这个也不现实。但是,如果不是推动大型飞船,而是质量很小的探测器,那还是很有可能的,比如霍金的“突破摄星”计划。然而,如果微型探测器太小,则很容易被星际尘埃干扰甚至摧毁。而且微型天线功率很小,也很难保持和我们的联络,很可能发射出去之后就不知所踪了。 有没有办法实现星际跃迁呢?科幻的想法,做做梦就好了~我想体验星际旅行,如何实现? 目前有很多太空题材的游戏,过几年之后 VR 大规模实现,那时候的游戏公司肯定会出好多太空题材的 VR 游戏,让你身临其境。 我该怎么做帮助未来星际旅行? 好好培养下一代,一个孩子成为科学天才,早日实现核聚变等高科技,第二个孩子努力积攒财富,因为太空探索无比烧钱,第三个孩子努力实现世界和平,别让人类还没出太阳系,就内斗死在了地球上。
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