按现代的科技,人类什么时候才能研制出星际航行的太空飞船?

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星际飞船从字面上理解就是能从一个恒星系飞到另一个恒星系的飞船,而距离太阳系最新的恒星系4.22光年之外的比邻星,对于人类来说在有生之年到达比邻星并安全返回的飞船才是真正的星际飞船。

1977年发射的旅行者一号42年飞了20光时,已经飞出太阳系日球层的它还在以17km/s的速度向着太阳系边缘飞去,考虑到太阳系半径一光年,旅行者一号至少还需要1.7万年才能飞出包裹太阳系的奥尔特云。


很显然17km/s的速度远远达不到星际航行的需求,170km/s的速度显然也不可能。如果未来人均寿命可以达到100岁的话,用十分之一光速前往比邻星再返回就只需要80年左右,这几乎就是我们能接受的最低级的星际飞船了。

我们现在的航天速度一直徘徊在光速的万分之一到千分之一,这是由于化学动力火箭的性质决定的,因此要想制造星际飞船就必须换一个更强大的动力源,比如可控核聚变。

虽然我们已经利用核能发电半个多世纪了,但用来发电的只是可控核裂变而不是可控核聚变,要知道后者的能量释放是前者的数倍而且没有任何污染和辐射,因此世界各国都在钻研可控核聚变技术。


如果50年后可控核聚变反应堆投入商用开始并网发电,那么意味着可控核聚变反应堆在此之前就装上了大型军事作战平台,很可能就是宇宙战舰或者巨型太空城,届时依靠可控核聚变的巨大能量人类的宇航速度也能突破到光速的十分之一甚至更多。


宇宙探索未解之迷


从科学原理上来说,制造一艘用于星际航行的飞船并不存在什么障碍。它从本质上来说,与人类制造的探月飞船没有多大的区别。但是,真正实施起来却是困难重重的。探月飞船与星际飞船比起来就像小渔船和航空母舰的区别。

图:阿波罗计划的登月舱



星际飞船首先要解决的是动力问题。

目前的动力系统主要是化学火箭。它利用燃料燃烧后的高温、高压将物质喷射出去产生的推动力工作的。由于化学反应的能量转换效率太低,所以,化学火箭需要携带大量的燃料。这样,使得星际飞船能够携带的有效载荷大大降低,也使得星际飞船的制造无法实现。


图:
德尔塔-4运载火箭,几百吨的大家伙,有效载荷只有几十吨,当然,在宇宙中要好很多


化学火箭最多可以支撑人类在太阳系内的宇航。要想进行星际旅行必须要有更有效率的动力装置。这个装置就是真在研发中的核聚变反应堆技术。核聚变反应堆可以将燃料质量的0.7%转换成能量,然后利用离子推进器推动星际飞船前进。

图:
安装在深空一号上的NASA的2.3 kW NSTAR离子推力器正在喷气推进实验室里试验

这是最近几十年能够实现的发动机技术。更加高大上的是“反物质”火箭,它能够100%的将燃料质量转换成能量。从原理上讲非常简单,但反物质的大规模制造是最近200年不能解决的问题。现在的技术制造的“反氢”数量只能用“个”来计量,利用“磁力陷阱”保存它的时间也只能达到区区十多分钟。

人类的生存问题

宇宙实在是太过宽广,距离太阳系最近的比邻星都远在4.2光年以外。即使能够进行0.3倍光速的飞行,加上加速和减速时间(人类能够承受的过载有限)都需要数百年才能到达。显然,人类没有这么长的寿命去完成这个旅行的。也不可能携带如此之多的食物和氧气去维持人类生存的。

这就需要一个可以循环利用物质的系统~小型生态圈技术。人类可以一代接一代的在其中生存,直到到达目的地。

人工生态圈可以在人工照明的条件下,为宇航员提供食物和氧气。这个技术已经有了,但还没有在太空中进行实验。

图:星际飞船


图:飞船内部

太空环境对人类非常的不友好,即使在飞船内部,依然会受到宇宙射线的辐射。它对人类的身体健康影响非常大,它会破坏DNA,使人类癌症的发病率显著提高,这个问题非常难以解决。

综上所述,制造星际飞船和进行星际旅行还需要人类的科学发展数百年时间,不论怎样,人类终将会走向太空。


讲科学堂


答:人类目前处在太空时代的探索期,星际航行需要众多先进技术得到突破,快者几百年内能实现,慢则需要数千年。


人类从发明蒸汽机开始,到汽车出现用了100多年,再到飞机出现花了100多年,人类进入太空又花了50多年的时间,下一步就是登陆外星球建立永久基地,然后实现星际航行飞出太阳系。

以人类目前的技术水平,建造一艘大型太空飞船是完全没问题的,只是成本太高;而且目前的太空推进器,都是使用化学燃料,难以实现远距离的太空航行。


要想实现星际航行,人类首先要解决两大难题,一是高效的推进器,二是能源供给。

推进器

化学推进器,依靠化学物质燃烧释放大量能量,来推动飞船行进,但是化学燃烧需要巨量的燃料和氧化剂,这大大增加了飞船重量;比如阿波罗系列飞船,其携带的燃料重量就超过了整体重量的一半。

未来有可能实现等离子推进器和太阳风推进器,等离子推进器把物质先转化为等离子体,然后以很高的速度喷出,从而推进飞船前进,太阳风推进器需要在靠近恒星的地方使用。


能源供给

化学燃料可以帮助我们离开地球,但是要实现星际航行是远远不够的,目前世界各国正在大力发展可控核聚变技术,一旦得以实现,人类能源问题就将彻底得到解决。

然后把可控核聚变技术加以改进,安装在飞船上使用,就能满足一艘飞船远距离星际航行的需求,甚至让人类走出太阳系,实现星际移民。

不过目前来看,推进技术和能源技术,在短时间内是无法解决的,而且星际航行需要的远不止这两项技术;或许人类的星际航行,在未来数百年内能够实现,慢则需要数千年。


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艾伯史密斯


科技发展轨迹这种东西,不可能如同一般的线性代数,有着固定的斜率,它的发展犹如股市行情,总是让我们捉摸不透,可能沉默N年,毫无进展,也可能短时间内爆发,不要气馁哦。

1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星之后,人类正式宣告进入太空时代,到2019年,不过62年,飞船的动力系统原理不变,都是拼老命向后扔东西获得反作用力。人类在太空获得的最快速度是相对地球35公里/秒,发射这个航天器(717公斤)的火箭,总质量超过3000吨,其中97%是燃料/氧化剂,花费12亿美元(1977年),咱们该明白,为什么人类还处于原始的太空蠕虫阶段吧。

按照这个速度(35公里/秒,不考虑加速/减速),飞往月球需要3小时,飞往金星至少需要18天,飞往火星至少需要40天,飞往木星至少需要200天(考虑到不同轨道的重合,需要提前量),要是想飞出太阳系,那要用数十年,飞往最近的比邻星,需要上千年……看到这里,我们的脑袋开始变大、变沉,无比的沉重。

要想获得更高的速度,就需要在太空组装火箭,搭载一个人,飞船质量3吨,采用9级,燃烧掉一级,就扔掉,下一级点火,继续扔东西,直到9级都扔光了,可以获得的极限速度是4.5万公里/秒!知道这样的速度背后,需要扔掉多少东西么?答案是:超过6亿吨。

目前轨道航天的运载费用每公斤5000美元,6亿吨的物资运输……想想也不是很贵,对吧?努力挣钱,今年内超过马云!



诸葛小村姑爱科学


星系飞行的话,现在就可以实现,只要有足够的钱,至于星际飞行,可以在梦里试试,或者在电影里试试,按照物质的能量守恒定律和可控性,和宇宙的恶劣环境来看,去星际旅行几乎等于喝敌敌畏。你懂的!

物质的可控性,即,人的可控性加上飞船的可控性总和。宇宙中有非常多的超高速飞行物,如小陨石,高速射线,这些陨石的与飞船的相对速度足以将地球上最坚固金属击穿,星际飞行都是以光年为单位的空间量,这就是说人在飞船中需要待的时间至少得几百上千年。这么长时间不碰几个小陨石几乎不可能。再一个人体的可控性,人是在地球上进化而来的,在宇宙无引力的情况下生活成本非常高,需要人工制造离心力使人保持健康,当然短时间情况下是没问题的在长时间无引力情况下人体的一百多种细菌将不协作,开始变异,使人得一些我们从没见过的病。循环系统就不说了,这个难度虽说不大,但是需要的空间会非常大,我们食用的有机物,要需要光合作用才能生长,而宇宙射线这些放射物会使所有植物变异,并且携带放射物,这就说明我们不能用宇宙的光直接给植物进行光合作用,而是必须将一定的放射物阻隔,要让放射物减速的物质就那么几种元素。

人体对引力压力的协调也是一种长期适应调节过程,满足气压与引力的进化空间并不能很快跟上,人工制造增加的成本尚且不算,占用空间就是一个非常大的问题,还有宇宙的温度也是一个非常大的问题,就算在太阳系调试满足运行并不等于整个宇宙都适应,这就是说必须建立适应极端温度的空间而不守宇宙空间的温度干扰,这几乎不可能。因为制造飞船的材料需要对超高温与超低温从中权衡。

还有有人觉得飞船可以不断的加速度,这是一个非常错误的想法,加速度带来的各种幅作用会在一定速度下体现出来,例如人体结构首先不能承受会出现细胞的健位断裂,而飞船本身加速度会需要一个几何性的能量消耗。(宇宙中仅仅遵守牛顿第二定律,而非地球上的流体力学)这就是说你需要携带超大质量的物质进行星际航行,而且没有返程票哦。而以现在人类的最高可行能量(核聚变能)来说可以利用的物质是非常少的,而不是所有物质都可以用于核聚变。我们的核聚变现在只是处于一个非常低效的能量源当然现在在高速发展。现在的核聚变利用非常大的电能控制才能产生一些不相等的聚变能,要达到实际应用还非常远。

就上面分析的这些条件,我们能在银河系转悠就算非常牛掰了,等我们把太阳系先征服了再说银河系银河系征服了再说吧。星系间飞行现在电影里搞搞就行了,现在想那些东西是很不切实际的。


八个电子伏特


这是宇宙战舰外体问题,何时智造出超精密强度,超耐撞击,超轻,超耐热寒材料就有希望!这个材料是必须的,是保证保证宇宙战舰、飞船长期在宇宙中必备条件!有这材料还利于反引系统和磁悬浮系统,没有这材料这只是一个梦!没有这材料也就是太空棺材!


96163虚伪的西方


我觉得你这个问题换个问法更直接:什么时候人类能利用一个恒星系的能量。星际旅行,需要巨大能量,单纯依靠目前的化学能火箭,无论如何不可能。核能领域,目前人类能控制的只有核裂变,另一个能量密度极高,基本无法控制的核聚变,才是方向。未来如果出现更高能量密度的能量存储与释放形式,加以利用,假以时日,星际旅行,稳了


月夜乐悠扬89


不是已经有了吗


道德专判


飞船可造,人的抗击能力不够!


用户3843428275508



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