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未来太阳系内的出租车,太阳帆和霍尔推进器,短距离航行的利器

2023-05-02 20:05 作者:浅醉苏生  | 我要投稿

人类开发宇宙需要走的第一步是开发近地星球,在地球旁边的星球都还没有开发完的状态下谈进入宇宙深空就有点嚣张了。月球,火星,金星,水星,等都是人类可以开发的对象。如果我们不想着去改造整个星球,仅仅是在这些星球上建立人类生存的小型城市,小规模移民还是问题不大的。

当人类踏上这些星球并开始开发时,我们来往于这些星球之间的交通工具就非常重要了,如果每次都需要发射火箭,成本将是一个巨大问题。目前人类设想中,从地面进入太空最节约成本的方式应该是太空电梯。从一个星球飞往另一个星球最节约成本的方式应该是太阳帆加上霍尔推进器。太空电梯很多人已经非常熟悉,和《流浪星球2》这部电影中的类似。太空电梯是可以实现的,唯一的难度是建造太空电梯的材料。从地面到空间站中间的升降的索道对材料的要求极高,索道本身并不需要对空间站产生拉力,但自身的重力却难以解决。

建立索道的材料就算是目前最坚韧的碳纤维管也无法完成,主要是在几万公里的高空里,索道自身重力造成的拉力并不是普通材料可以承受的。解决这个问题,那么太空电梯几乎可以说已经完成一半了。太空电梯顶端的空间站可以作为星际飞船的港口使用,直接从空间站出发要比从地面发射升空方便得多。理论上,在各个星球上建立太空电梯后就能在星球之间开通方便的航线。不过,哪怕我们拥有了核聚变发动机,节约燃料仍是我们的主题。星球之间的旅行并不需要长时间使用喷射发动机,只需要调整好轨道和航向就能飞向目标。但在飞行的过程中需要调整姿态和方向,这时候就需要持续的动力和能量了。

霍尔推进器和太阳帆算是绝配,霍尔推进器虽然现在仍不成熟,但有个最大好处是,它只需要电就可以产生持续的推力,而太空中只要有太阳帆就不会缺电。太阳帆有两种用途,一种是可以搜集太阳能产生电能,另一个用途是可以利用太阳风产生微弱的动能。我们不要小看太阳风的能量,彗星之所以会拖着长长的尾巴就是因为彗星上的冰被太阳蒸发,然后吹散到了宇宙空间里。所以只要太阳帆足够大,收集到的能量也是非常可观的。而霍尔推进器就更好用了,目前霍尔推进器最高推力是NASA的4.6N,这个推力虽然只能吹跑一张纸,但好处是只要有电就能持续工作。

宇宙航行中我们无法避免距离和时间的问题,只要接受这两个问题,动力其实并不是问题,往返于星球之间在我们看来,快则需要几周,慢则需要几年,但相较于宇宙来说这其实不算什么。阻碍人类开发宇宙的是寿命,其他的都已经为我们准备好了。在宇宙中最不缺少的是能量,最缺的是时间。如果匹配上科幻电影中的休眠舱,我们就可以飞行到更远的地方。当我们能够完全掌握太空电梯,太阳帆,霍尔推进器的技术时,人类的足迹将很快踏遍太阳系。我们也期待那一天的到来,当我们对太阳系的资源进行开发和利用时,人类文明将进入一个新的台阶。



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