本文参加百家号 #科
本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛
马斯克最近的星际飞船正在如火如荼的测试，但这种飞船的原理和已有的飞船一致，都是靠化学燃料进行推动的，并没有突破。它们只适合去往月球，最多也就是火星，完全无法胜任飞出太阳系的任务，要想要飞出太阳系甚至是银河系，需要发展新的飞船推进技术。
星际空间的距离
之所以化学燃料推进无法完成星际旅行的任务，是由多方面的因素造成的，首先就是另人绝望的天体之间的距离。天文学家们将日地之间的平均距离称为一个天文单位，目前离地球最远的人造物体旅行者1号离地球的距离大概是148.7个天文单位，总共花了约43年。而离太阳最近的恒星比邻星离太阳的距离约为268,332个天文单位，以旅行者1号的速度，飞过去大概需要7.8万年，而其它恒星离地球的距离就更远了。银河系是一个薄饼状的星系，它的厚度是太阳和比邻星之间距离的接近5000倍，以旅行者号的速度，飞出银河系要以亿年为单位，这就是可怕的星际距离。
化学燃料推进的固有缺点
出于简单考虑，不考虑相对论效应，当我们把一个星际飞船加速到速度V时，所需的能量是0.5mV2，但为了到达那个目的地，我们还要再把它的速度减为零，否则飞船就会飞过目的地，同样也需要0.5mV2的能量。因此，理想状态下，我们总共需要mV2的能量。
假设我们希望能在一个人的寿命内到达比邻星，速度需要是旅行者1号的几千倍，代入mV2之后，这个能量会达到一个非常巨大的地步。化石燃料可以提供这部分能量，问题是所需化石燃料的质量非常巨大，而这部分质量同样需要能量来推动，由此变成一个悖论，问题的关键就是化石燃料的能量密度太低。为了进行星际旅行，必须要发展新的推进技术。
几种可能的推进技术
核脉冲推进这种推进方式是在现有技术条件下最具有可行性的一种推进方式，针对这种推进方式，美国进行过名为“猎户座计划”的研究，并进行过一系列的小型实验。
简单的说，就是飞船储存许多核弹，在行进的过程中，不断地往飞船后面丢核弹，靠核弹的冲击波来不断地推动飞船前进，待要减速的时候就往飞船前方丢核弹。这种方式研究后认为可以达到10%的光速。
可控核聚变推进同样是利用核反应来获得能量，不过可控核聚变目前还没有成熟，但核聚变的能量密度高于核裂变。这种推进方式利用核聚变获得能量，然后将聚变产物向后排出，排出的速度甚至能够达到20000km/s，而化学燃料火箭只有5km/s。可控核聚变推进有一种引擎设计是在飞船前部张开一张大网，收集空间中游离的聚变燃料，这样就可以让飞船近乎于无限飞行。
反物质推进
反物质已经被证实存在，两个相同元素的正反物质相遇会发生湮灭，所有物质都会转化成能量，反物质的能量密度比前面两种都要高。反物质推进飞船理论上有可能达到光速的百分之几十。
反物质推进主要考虑两个问题：首先，在反物质的湮灭中，许多能量作为高能伽马射线（尤其是中微子）损失掉了，因此，如果简单地使正反物质湮灭，实际上只有大约40％的mc 2可用。即便如此，可用于推进的能量仍将远高于核聚变的约1％mc 2。
还有一些曲率引擎，虫洞等推进方式，目前来说都太过科幻了，它们的理论还不是太成熟。
希望在我们这一代人，人类能够实现在地球外生活的梦想，飞出地球人类才有未来。好了，今天就到这里，欢迎大家关注我，下次再见。
