微波能量束驅(qū)動(dòng)飛船 或能派遣星際探測(cè)器到外星
www.fjnet.cn?2012-10-07 16:16? ?來源: 我來說兩句
繞過這個(gè)難題的方法是在家門口產(chǎn)生大量的能量,然后轉(zhuǎn)化為能量束直接照射在星際探測(cè)器上,。班佛德估計(jì),,一個(gè)飛往奧爾特云彗星(Oort cloud of comets)的使命(大約1光年遠(yuǎn)),需要建造一個(gè)2400萬千瓦直徑達(dá)2英里的天線,,耗資大約在1440億美元,。
科學(xué)家認(rèn)為,利用微波能量束驅(qū)動(dòng)飛船進(jìn)行星際航行或是唯一沒有物理問題的方法
雖然巨大的微波發(fā)射器不能夠像準(zhǔn)直激光束那樣精確地射向飛船,,但是建設(shè)費(fèi)用更加便宜 據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,,一旦科學(xué)家在鄰近的恒星周圍發(fā)現(xiàn)適宜居住的行星,并且確定了存在生命的化學(xué)信號(hào),,那么就會(huì)激起我們派遣星際探測(cè)器去核實(shí)這個(gè)存在生命最佳候選者的興趣,。就目前來說,當(dāng)你計(jì)算進(jìn)行星際旅行所需要的能量時(shí),,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)該夢(mèng)想是非常難以實(shí)現(xiàn)的,。我們暫且拋開奇特的“曲速引擎”(Warp drive)不談,把討論的范圍設(shè)定在僅僅利用簡(jiǎn)單的作用力-反作用力牛頓第三定律工作的引擎,。無論是用核聚變,、物質(zhì)-反物質(zhì)、甚至是黑洞來驅(qū)動(dòng),,都需要星際飛船隨身攜帶大量的燃料儲(chǔ)備,。因此,這就需要更多的能量來對(duì)一艘負(fù)載燃料的沉重飛船進(jìn)行加速和減速,。 繞過這個(gè)難題的方法是在家門口產(chǎn)生大量的能量,,然后轉(zhuǎn)化為能量束直接照射在星際探測(cè)器上??梢韵胂笥没▓@中的水管來驅(qū)動(dòng)水上漂浮的樹葉一樣,。樹葉僅僅占水管和噴出水質(zhì)量的一小部分。物理學(xué)家詹姆士·班佛德(James Benford)寫道“這是進(jìn)行星際航行唯一沒有物理問題的方法”早在上世紀(jì)80年代中期,,物理學(xué)家羅伯特·福沃德 (Robert Forward)提出了一種利用來自地球上的能量束來驅(qū)動(dòng)星際航行的方案,。福沃德甚至描述了如何利用激光束來對(duì)探測(cè)器進(jìn)行反推減速而進(jìn)入一個(gè)恒星系統(tǒng)。雖然巨大的微波發(fā)射器不能夠像準(zhǔn)直激光束那樣精確地射向飛船,,但是建設(shè)費(fèi)用更加便宜,。班佛德在實(shí)驗(yàn)室開展了利用微波來測(cè)試“能量束驅(qū)動(dòng)”(beam-riding)的基本原理。他發(fā)現(xiàn)一種圓錐形狀的太空帆看起來工作的最好,。太空帆和探測(cè)器需要利用極其輕質(zhì)的材料來建造,如碳納米管,、微桁架,、石墨烯以及鈹元素等,。而且需要承受來自高強(qiáng)能量束產(chǎn)生的2000華氏度高溫。這就要求太空帆的表面有極高的反射率,,吸收很少的光子,。 這樣的定向能束發(fā)射器需要巨大的投資來建設(shè),它將是一部巨大的高耗能發(fā)射天線,。根據(jù)班佛德的估計(jì),,建設(shè)一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)卡車大小負(fù)載的星際發(fā)射系統(tǒng)需要耗資180萬億美元。每一次星際飛行任務(wù)需要耗資5000億美元,。但這樣的方案仍比建造自我驅(qū)動(dòng)的星際飛船更加便宜,。更重要的是,位于地球或是地球附近的發(fā)射系統(tǒng)能夠更方便的進(jìn)行維護(hù),,畢竟你不會(huì)在飛往半人馬座α的星際航行中找到修復(fù)飛船的材料,。以這樣的方式進(jìn)行星際飛行非常皮實(shí),因?yàn)橐坏┨綔y(cè)器失敗,,立即可以從生產(chǎn)線上拿出一個(gè)新的進(jìn)行替換,。班佛德說道,微波束驅(qū)動(dòng)或許首先可以用在太陽(yáng)系內(nèi)部進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸,,如向火星殖民地運(yùn)送設(shè)備,、藥品等。攜帶載荷的太空帆可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)加速到100萬英里每小時(shí),。一旦到達(dá)火星,,可以利用減速發(fā)射器或氣動(dòng)減速進(jìn)行制動(dòng)進(jìn)入火星軌道。整個(gè)飛行過程僅僅耗時(shí)不到2個(gè)星期,。 班佛德估計(jì),,一個(gè)飛往奧爾特云彗星(Oort cloud of comets)的使命(大約1光年遠(yuǎn)),需要建造一個(gè)2400萬千瓦直徑達(dá)2英里的天線,,耗資大約在1440億美元,。搭載的有效載荷大約150磅,是直徑0.5英里太空帆重量的一半,。在經(jīng)過5個(gè)小時(shí)的微波束照射后,,探測(cè)器可以被加速到14萬英里每小時(shí)。一艘以光速的十分之一飛行并能夠在40年內(nèi)抵達(dá)我們的鄰居——半人馬座α星系的飛船,,重量將會(huì)有數(shù)噸(除非使用最先進(jìn)的納米材料),。前美國(guó)宇航局局長(zhǎng)丹尼爾·戈?duì)柖。―an Goldin)曾經(jīng)提到要減小星系探測(cè)器的體積到一個(gè)罐頭盒大小,。要命的是,,從一個(gè)直徑60英里的天線發(fā)出的3000億千瓦的波束僅僅是為了驅(qū)動(dòng)這么個(gè)小東西。這將相當(dāng)于全球消耗電功率的20倍。這種探測(cè)器需要快速的加速以免帆面遭到氣化,。加速度因此要到達(dá)地球表面重力加速度的50倍(50g),,因此不要計(jì)劃可以在上面閑庭信步,你將會(huì)被壓成餡餅,。(編譯:雙螺旋) |
- 責(zé)任編輯:陳曦
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