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7天到火星,40年到比邻星,美国研发反物质推进器!

北极蚊子 2018-11-25 20:48

虽然上世纪50年代第一颗人造卫星就上天了,但六十多年过去了,我们还在地球附近徘徊,或者在太阳系里蜗牛般攀爬。目前航天器推进器使用的一直是化学燃料或弱离子驱动技术,效率极为低下,即使是使用了耗时的引力弹弓技术,最近发射的帕克太阳探测器才达到了最快70万公里/小时的速度。不过这一切很快就可能成为过去,因为目前至少有三种可行的太空高速驱动方式正在研发,有可能取得重大突破,在2050年前让人类飞行器的速度至少超过每小时160万公里。

这些项目就是美国宇航局(NASA)先进概念研究所(NIAC)正在资助的新型锂离子驱动器和反物质推进器,以及私人公司SpaceX的化学火箭改良概念。

化学火箭轨道加油

目前计划的火星任务都是从地球上发射飞船,这意味着火箭大部分的燃料都得用于脱离地球引力,只有很少的燃料用于在太空中加速飞船,从而不得不采用霍曼转移轨道,迂回前往,耗费大量时间。

马斯克的SpaceX公司正在研发大猎鹰火箭(BFR),可以将其改进为在地球轨道上加注燃料,从而提高其前往火星的初始速度。通过这种方式,可以把飞船的速度加速到10公里/秒以上,即36000公里/小时,可直接使用抛物线轨道,在70天内到达火星,甚至可能短于40天,可大大减少宇航员暴露在宇宙射线中的风险及食物重量。

新型锂离子推进器

NASA喷气推进实验室(JPL)将在4个月内测试一种新的推进器概念——锂离子推进器,这是一种用激光束驱动的锂离子推进器,可逐渐加速到480公里/秒,即每小时173万公里的速度,到火星仅需不到7天的时间,到冥王星也只需要不到一年时间。

该项目的主要技术挑战是强大的激光器,需要高达10兆瓦的激光发射到离子推进器上,以产生更大的推力。美国军方将在未来两年内开发出100千瓦的激光器阵列,预计到2025年可以拥有兆瓦级激光,整个推进器可能会在2040年前成为现实。

反物质推进器

这是一种用正电子催化氘块进行核聚变驱动飞船前进的概念推进器,目前正电子动力公司(Positron Dynamics)已启动研发,已列入NASA先进概念研究所2018年项目计划(Ryan Weed: Radioisotope Positron Propulsion)。

该项目用氪同位素产生持续不断的热电子,然后引导到碳化硅薄膜表面,冷却后在致密的氘块中催化核聚变反应来产生动力。由于反物质(正电子)是现生产现用,避免了反物质无法存储的问题,这种推进器的效率可以比现有技术的离子推进器高1000倍,速度可逐渐加速到980公里/秒,即353万公里/小时,可在几天内到达火星,几个月的时间就能到达冥王星。

该公司网站的项目介绍则更具雄心,声称他们正在研制的正电子催化核聚变推进器,即使是到离地球最近的恒星系——4.2光年外的比邻星,也只需40年的时间!

当然,这些概念目前都还在研发初期,未来究竟会如何发展还有很多困难和挑战,但人类探索太空,走向遥远深空已箭在弦上,或许在我们的有生之年,人类的世界就将变得广阔无边。

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