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小编的话:
我们的征途是星辰大海,宇宙深空是我们的未来。除了化学引擎、离子引擎、核能引擎能帮助我们走向太空,还有哪些奇妙的宇宙航行方法是我们不知道的呢?一起来看一看吧!
扬帆远航——神奇光帆
15世纪开始,人类进入大航海时代,帆船成了挑战未知的远航之旅的象征。而在宇宙大航海时代,太阳帆飞船(也叫光帆飞船)就可以算是最接近传统帆船形象的飞行器了。
下雨天,当我们打着伞走在雨中的时候,握着伞柄的手能够源源不断地感受到打在伞面上的雨滴所带来的压力。同样,不论是光还是粒子,它们打在光帆之上也会产生一定的压力。飞船就如同沐浴在光子或是辐射粒子“风”里的“帆船”一样,在这种压力推动下不断前进。
古典帆船不需要螺旋桨,只要有风就能航行,光帆飞船也只需要“粒子风”。这意味着一个巨大的优势:可以去掉推进剂和引擎,从外部提供动力,让飞船本身的重量得到极大削减。
在刘慈欣的科幻作品《三体》之中,为了向1光年之外正在往地球进发的三体舰队发射一颗能够尽快到达的飞行器,彼时的人类提出了一个“阶梯计划”。这个计划中的飞行器便是拥有着巨大辐射帆的光帆飞船,通过依次引爆在预定飞行轨道上从地球到木星轨道之间的近千枚核弹,利用其爆炸产生的辐射作用于光帆带来持续的加速,最终使追求极致轻量化的飞船达到了光速的百分之一。
可喜的是,光帆飞船现在已经不再是纸面上的设定,而是慢慢走向现实的切实可行的方案。日本航空研究开发机构(JAXA)在2010年发射的“伊卡洛斯号”(IKAROS)飞船已经成功验证了将光帆作为唯一推进方式的可行性。
利用空间——引力弹弓
爱因斯坦的广义相对论指出,大质量的物体可以让它周围的空间发生弯曲。如果把行星或恒星等大质量物体比作金属球,宇宙空间比作橡皮膜,压在一张平整橡皮膜上的金属球会产生一个凹陷。假如这时候有个小球向着这颗金属球而去,这个小球的运动轨迹会弯曲,小球在滚向凹陷的过程中也会不断地加速。这正是“引力弹弓”的基本原理——空间探测器从行星旁绕过时受行星的引力作用,运动速率增大。
在電影《星际穿越》中,宇航员库珀最后操纵着破损的“永续号”孤注一掷,通过黑洞“巨人”的引力弹弓作用,让宇航员艾米莉亚得以逃生。
再回到我们的时代,1977年9月5日发射的“旅行者号”探测器就是经过木星和土星——这两个太阳系大块头行星的引力加速才获得了足以脱离太阳引力控制的动能,并在2013年9月12号被美国国家航空航天局正式宣布已经脱离了太阳系,继续向着无人深空进发。
折叠空间——曲速航行
如果说引力弹弓是利用了宇宙中的天然“地形起伏”的话,那么曲速航行就是人类移山填海,主动出击了。这里的“曲速航行”,可以叫做“曲率航行”或“翘曲空间”,本质上就是对空间的主动弯曲。
下面这段选自漫画《哆啦A梦——大雄的宇宙开拓史》的片段简洁又形象地描绘了何为弯曲空间——通过一定手段让空间“折叠”,把本来相隔很远的两个点拉近。这种方法优雅而高效:没有燃烧,无需喷射,快速便捷——常规的宇宙飞行在它面前慢如蜗牛。同时,这种对空间的主动干预让人类有一种主人般的感受,仿佛自己不再是渺小脆弱的生命体,而是无限空间之王。
可惜的是,这个诱人的方法现在依然没有实现,我们现在还没能找到人工弯曲空间的有效方法,曲速飞船也依然是一个美好的概念。但是这种方法又是如此诱人,因为它能够实现真正意义上的空间压缩,极大地缩短旅行时间,让行星际间甚至星系之间的旅行成为现实。正如现在高铁已经能够消除我们过去的万水千山重重阻隔,未来的“星际高铁网”就等待着用曲速航行技术来搭建了!
我们的征途是星辰大海,宇宙深空是我们的未来。除了化学引擎、离子引擎、核能引擎能帮助我们走向太空,还有哪些奇妙的宇宙航行方法是我们不知道的呢?一起来看一看吧!
扬帆远航——神奇光帆
15世纪开始,人类进入大航海时代,帆船成了挑战未知的远航之旅的象征。而在宇宙大航海时代,太阳帆飞船(也叫光帆飞船)就可以算是最接近传统帆船形象的飞行器了。
下雨天,当我们打着伞走在雨中的时候,握着伞柄的手能够源源不断地感受到打在伞面上的雨滴所带来的压力。同样,不论是光还是粒子,它们打在光帆之上也会产生一定的压力。飞船就如同沐浴在光子或是辐射粒子“风”里的“帆船”一样,在这种压力推动下不断前进。
古典帆船不需要螺旋桨,只要有风就能航行,光帆飞船也只需要“粒子风”。这意味着一个巨大的优势:可以去掉推进剂和引擎,从外部提供动力,让飞船本身的重量得到极大削减。
在刘慈欣的科幻作品《三体》之中,为了向1光年之外正在往地球进发的三体舰队发射一颗能够尽快到达的飞行器,彼时的人类提出了一个“阶梯计划”。这个计划中的飞行器便是拥有着巨大辐射帆的光帆飞船,通过依次引爆在预定飞行轨道上从地球到木星轨道之间的近千枚核弹,利用其爆炸产生的辐射作用于光帆带来持续的加速,最终使追求极致轻量化的飞船达到了光速的百分之一。
可喜的是,光帆飞船现在已经不再是纸面上的设定,而是慢慢走向现实的切实可行的方案。日本航空研究开发机构(JAXA)在2010年发射的“伊卡洛斯号”(IKAROS)飞船已经成功验证了将光帆作为唯一推进方式的可行性。
利用空间——引力弹弓
爱因斯坦的广义相对论指出,大质量的物体可以让它周围的空间发生弯曲。如果把行星或恒星等大质量物体比作金属球,宇宙空间比作橡皮膜,压在一张平整橡皮膜上的金属球会产生一个凹陷。假如这时候有个小球向着这颗金属球而去,这个小球的运动轨迹会弯曲,小球在滚向凹陷的过程中也会不断地加速。这正是“引力弹弓”的基本原理——空间探测器从行星旁绕过时受行星的引力作用,运动速率增大。
在電影《星际穿越》中,宇航员库珀最后操纵着破损的“永续号”孤注一掷,通过黑洞“巨人”的引力弹弓作用,让宇航员艾米莉亚得以逃生。
再回到我们的时代,1977年9月5日发射的“旅行者号”探测器就是经过木星和土星——这两个太阳系大块头行星的引力加速才获得了足以脱离太阳引力控制的动能,并在2013年9月12号被美国国家航空航天局正式宣布已经脱离了太阳系,继续向着无人深空进发。
折叠空间——曲速航行
如果说引力弹弓是利用了宇宙中的天然“地形起伏”的话,那么曲速航行就是人类移山填海,主动出击了。这里的“曲速航行”,可以叫做“曲率航行”或“翘曲空间”,本质上就是对空间的主动弯曲。
下面这段选自漫画《哆啦A梦——大雄的宇宙开拓史》的片段简洁又形象地描绘了何为弯曲空间——通过一定手段让空间“折叠”,把本来相隔很远的两个点拉近。这种方法优雅而高效:没有燃烧,无需喷射,快速便捷——常规的宇宙飞行在它面前慢如蜗牛。同时,这种对空间的主动干预让人类有一种主人般的感受,仿佛自己不再是渺小脆弱的生命体,而是无限空间之王。
可惜的是,这个诱人的方法现在依然没有实现,我们现在还没能找到人工弯曲空间的有效方法,曲速飞船也依然是一个美好的概念。但是这种方法又是如此诱人,因为它能够实现真正意义上的空间压缩,极大地缩短旅行时间,让行星际间甚至星系之间的旅行成为现实。正如现在高铁已经能够消除我们过去的万水千山重重阻隔,未来的“星际高铁网”就等待着用曲速航行技术来搭建了!