也許這個話題得開大了腦洞來討論,,要不然現(xiàn)在這個30千米/秒的速度都還沒達到的時代來討論30萬千米/秒的速度,,簡直比乞丐打算過上帝王般的待遇還要難,因為乞丐還有一條2塊錢通向成功的道路,,但達到光速,,除了科技進步之外,就只能是科技進步了,! 一,、人類達到的極速有多快? 說起極速各位想到的第一個速度就是旅行者一號達到的17千米/小時,,這曾經(jīng)讓大家津津樂道了很久,,按各位不知道的是它是如何達到這個速度的?達到這個速度又有多難,! 1,、旅行者的速度 藍色線路就是旅行者一號的路徑,它得到土星的引力彈弓加速后就直接脫離太陽系黃道面,,朝著蛇夫座方向,,一去再也不復返了!因為它從土星軌道上脫離的時候已經(jīng)超過了太陽在此處的逃逸速度,,因此它再也不會被太陽的引力所拉回,! 旅行者一號的最高速度為16.974千米/秒,看上去很高是嗎,?那是有了木星和土星的引力彈弓加速所致,,人類的火箭技術還是有所欠缺! 2,、新視野號的速度 相對于1977年發(fā)射的旅行者,,2006年1月19日發(fā)射的新視野號時推進技術明顯要好很多!將新視野號送上近地軌道的是國宇宙神-V551型(Altas-V551)火箭和半人馬座火箭,最終由STAR 48B固體燃料火箭沖脫離地球軌道,!它跨越地月軌道距離僅用9個小時,,13個月到達木星軌道,14年左右的時間到達冥王星,,相比旅行者二號的22年,,整整提早了8年(旅行者一號沒有訪問冥王星),! 新視野號的極速是: 掠過木星軌道時速度達到了21.219千米/秒 3,、帕克的速度 其實帕克速度是最高的,但帕克前往太陽系內(nèi)部,,盡管這比前往太陽系外可能要更難一些,,因為有角動量守恒,帕克的速度會達到極高,,因此需要不斷減速才能進入環(huán)太陽數(shù)百萬千米的橢圓軌道,,它用的是引力彈弓減速! 帕克的減速過程,,帕克的近日點時飛行速度高達72萬千米/小時,,約合200千米/秒!當然這是作弊的速度,,所以我們僅僅了解一下,! 3、人類真正用動力達到的最快速度,,是一個井蓋,! 1957年8月,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行了一次核武器測試,,由于計算失誤,,原本只打算1KG當量的實驗最后爆炸時的當量超過300噸TNT,這直接讓150深度的井頂端厚達10CM,,重大數(shù)百千克的井蓋直沖云霄,,而在周圍的監(jiān)控攝像機只記錄下了1幀圖像,甚至不足以計算它的速度(至少要兩幀,,計算間隔時間與距離,,最終計算出速度),但據(jù)估計這個井蓋的速度超過了70千米/秒,!它的加速度高達 10^8 - 10^10 m/s^2,! 這個速度似乎仍然令各位失望,因為它并沒有超過派克近日點的極速,,不過并不需要在意,,因為帕克的速度引力勢能,并非真正的加速所達到,,因此我們?nèi)匀徽J為井蓋是有史以來速度最快的人造物體,! 二,、人類還有有哪些壓箱底的推進技術? 化學推進最后的絕唱也許就是新視野號了,,那幾乎是不惜代價換來前所未有的速度到達冥王星,,未來的行星際推進發(fā)動機不可能再用化學火箭,那么我們有哪幾種推進器可選呢,? 1,、光帆推進? 光帆2在2019年 6月25日從肯尼迪航天中心搭乘SpaceX的“獵鷹重型”火箭發(fā)射升空,,7月23日,,“光帆2”號成功部署了其搭載的太陽帆!在陽光動力下,,4天時間里,,光帆2號的軌道高度提升了約2千米,當然論證陽光動力早已被證實,,但距離實用仍然有比較遠的距離,,另一個問題是其面積實在太大,因為每平方米僅僅只能產(chǎn)生9×10^-6牛頓,!因此需要一個平方千米級別的帆才能獲得滿意的加速度,,如果是載人飛船的話,這個面積還需加大1個數(shù)量級,! 2,、離子電推進? 這個原理其實挺簡單,,將介質(zhì)高溫成為等離子體后,,通過電場將離子加速向后噴出的反推,作為發(fā)動機的推進動力,,而多余的電子則通過電子槍注入后方的離子羽流中和,,避免飛船的電荷積累! 上圖是離子發(fā)動機的結(jié)構原理 上圖是離子發(fā)動機測試,,其藍色的羽流有一種不真實的感覺,,這種發(fā)動機至少要在未來百年時間內(nèi)撐起太陽系內(nèi)的行星際間旅行,它的加速可以在數(shù)月內(nèi)往返火星,,甚至更快,,當然這需要我們提升離子發(fā)動機效率,研制出牛級甚至數(shù)十牛數(shù)百牛的離子發(fā)動機,! 3,、暴力的核裂變推進? 曾經(jīng)這是獵戶座飛船(非NASA的獵戶座飛船)的創(chuàng)意,但這喪心病狂的計劃是不可能的地面實施的,,因為它的想法是在飛船后面丟核彈,,爆炸的沖擊波推進飛船,當然偽紀錄片《撤離地球》也是這個創(chuàng)意,,但這不可行,,這核彈一路丟,污染實在有點大,! 在太空中似乎也能接受,,畢竟本來輻射就很強,也不差這么點,,但這核彈需要從地表送到太空,,想想就不寒而栗,! 這個規(guī)模的飛船用核裂變推進也是醉了,,但拯救文明,只有一次機會,,選擇最保險的技術似乎情有可原,! 似乎還有用聚變的代達羅斯計劃,不過到現(xiàn)在為止核聚變還在天上飛呢,,咱就不多廢話了,! 三、哪些技術才能達到或者超過光速,? 從相對論的角度來看是沒有,,很簡單是因為質(zhì)增效應會導致我們找不到如此無限推力的發(fā)動機,因此再推力再大的發(fā)動機它也有一個極速,,一個難以逾越的光速屏障,! 因此必須有一種能跨越質(zhì)增效應的引擎出現(xiàn),當然本例中能找到的引擎依然是各位所熟悉的曲速引擎,,這種傳說中存在的引擎可以改變空間的曲率,,以空間壓縮和拉伸的彈性推動飛船,因為只有空間膨脹達到的速度才不受光速限制,!比如宇宙膨脹導致144.2億光年外的天體正以超過光的速度離開我們,,或者我們正以光的速度離開它們一樣,不受各種相對論的光速效應約束,! 但它需要傳說中的負能量,,能使空間膨脹的能量,迄今為止,,似乎暗能量可以,,但自提出這個概念以來,我們就沒有見過暗能量長什么樣,僅僅存在于宇宙膨脹的概念中,! 蟲洞的概念從理論上也是可以成立,,但卻不是黑洞與白洞的連接,各位可以忽略,,但這仍然需要和空間打交道,,而到現(xiàn)在為止,我們對空間的了解遠遠不夠,,甚至造成空間膨脹都還云里霧里,!而科幻片《星際穿越》中甚至都懶得交代那個蟲洞是如何建立的,因為就是外星人贈送給地球人的禮物,!這個理由你信服不,? 四、有捷徑嗎,? 蟲洞就是捷徑,,但我們無法制造蟲洞,也找不到蟲洞,,因此只能在黎明前的黑暗中摸索,,但我們從一種非常規(guī)的引擎中發(fā)現(xiàn)了一個新天地,當然這并不表示這種引擎真的成立,,而是一種思路,,一個能從現(xiàn)代科學體系中跳躍出來的思維! 2004年英國人羅杰.蘇牙發(fā)明了一種不需要工質(zhì)的電磁發(fā)動機,,其原理是利用一個諧振腔在來回反射的微波中引出獲取動力,! 它的出現(xiàn)似乎打破了牛頓的作用與反作用力定律,但它還是屬于常規(guī)的能量守恒發(fā)動機,,因為它需要輸入強大的微波能量,! Q很關鍵,是諧振腔品質(zhì)因數(shù)Q,,超導可以使他的值提升幾個數(shù)量級,,這將是一個非常誘人的數(shù)值,盡管它當前的推力可以忽略不計,! 這是一種打破常規(guī)的引擎,,從出現(xiàn)開始到現(xiàn)在,已經(jīng)有多家研究機構投入大量的人力物力來驗證,,包括中國西工大的楊娟教授,,還有2016年時NASA也都進行了驗證,傳聞都真真假假,,我們并不清楚這種技術是否屬實,,未來是否有應用前景,! 但從另一個角度來審視整個過程,我們發(fā)現(xiàn)可能在某些技術上應用技術可能會先出現(xiàn),,理論可能隨后才能跟上,,在人類科技發(fā)展過程中并非不存在類似的狀況,那么我們有一個小小的愿望,,希望這種能跨越光速的曲速引擎早日實現(xiàn),,畢竟科克船長正打算2063年和瓦肯星史波克大使相會呢,如果不實現(xiàn)曲速引擎,,我們拿什么發(fā)動機來跨越和瓦肯星之間相隔16光年的距離,? |
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