1961年,蘇聯(lián)宇航員尤里加加林成為人類進(jìn)入太空第一人。8年以后,美國(guó)宇航員尼爾阿姆斯特朗和巴茨奧爾德林成功地登上了月球的表面。這是至今為止人類所到過(guò)的最遠(yuǎn)距離。
除了經(jīng)濟(jì)預(yù)算和政治意愿等問題以外,主要的障礙是目前的化學(xué)燃料火箭無(wú)法用于長(zhǎng)距離的深空飛行。雖然已經(jīng)可以把機(jī)器人探測(cè)器送往太陽(yáng)系外行星,但它們需要幾年時(shí)間才能到達(dá)那里。
至于造訪其他的恒星,可以說(shuō)是不可能的。例如美國(guó)的“阿波羅10號(hào)”宇宙飛船是迄今速度最快的載人航天器,其最高速度達(dá)到了每小時(shí)39895公里。但即使以這個(gè)速度飛行,那么到達(dá)距離地球最近的恒星系統(tǒng)——4光年遠(yuǎn)的半人馬座阿爾法星系,也需要12萬(wàn)年的時(shí)間。
因此,如果人類真的想進(jìn)行深空星際旅行并且前往比半人馬座阿爾法星系更遙遠(yuǎn)的地方,那么就需要采用一些新的技術(shù)。下面就是專家們提出的未來(lái)星際飛行的10項(xiàng)新技術(shù)。讓我們看看激光技術(shù)在未來(lái)的星際飛行中將會(huì)有什么樣的應(yīng)用。
核聚變動(dòng)力火箭
除了核脈沖推進(jìn),還有其他依靠核能的推進(jìn)技術(shù)。例如,在火箭上安裝一個(gè)裂變反應(yīng)堆,利用其產(chǎn)生的熱量來(lái)噴射氣體提供推力,這就是核裂變動(dòng)力火箭。但是就威力而言,核裂變動(dòng)力火箭根本無(wú)法和核聚變動(dòng)力火箭相比。
在核聚變反應(yīng)中,核子被迫進(jìn)行聚合從而產(chǎn)生巨大的能量。大多數(shù)的核聚變反應(yīng)堆都是利用被稱為“托卡馬克”的裝置,將燃料限制在一個(gè)磁場(chǎng)之中來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的。但是,托卡馬克裝置極為笨重,并不適用于火箭。因此,核聚變動(dòng)力火箭必須采用另一種觸發(fā)聚變的方法,即慣性約束核聚變。這種設(shè)計(jì)以高功率能量束(通常是激光)來(lái)取代托卡馬克裝置中的磁場(chǎng),通過(guò)劇烈引爆小顆粒燃料導(dǎo)致外層爆炸,進(jìn)而推動(dòng)內(nèi)層物質(zhì)觸發(fā)核聚變。當(dāng)核聚變反應(yīng)發(fā)生后,磁場(chǎng)會(huì)引導(dǎo)所產(chǎn)生的高溫離子從火箭尾部噴出,實(shí)現(xiàn)核聚變火箭的推進(jìn)力。
在20世紀(jì)70年代,英國(guó)星際學(xué)會(huì)詳細(xì)地研究了這一類型的核聚變動(dòng)力火箭,它們可以在50年內(nèi)(對(duì)于人類來(lái)說(shuō)這一時(shí)間跨度尚可承受)把人類送往另一顆恒星。
美中不足的是,盡管研究人員已經(jīng)努力了幾十年,但是至今還沒有一個(gè)可以工作的核聚變反應(yīng)堆。
可行性:有可能,但最少還要幾十年。
能量束推進(jìn)技術(shù)
如果太陽(yáng)沒有足夠的能量來(lái)推動(dòng)真正的高速星際飛船,那么也許可以通過(guò)向飛船發(fā)射能量束來(lái)做到這一點(diǎn)。
這項(xiàng)技術(shù)之一就是激光燒蝕,即利用從地面上發(fā)射出的強(qiáng)大的激光來(lái)燒蝕飛船尾部的特殊金屬,金屬逐漸蒸發(fā)形成蒸汽,從而提供推進(jìn)力。
另一種相似的技術(shù)就是由美國(guó)物理學(xué)家和科幻小說(shuō)家格雷戈里·本福德提出的,為飛船裝配涂有特殊涂料的太陽(yáng)帆。從地球上發(fā)出的微波束可以蒸發(fā)這些涂料,從而產(chǎn)生推力。這可以加快星際旅行的速度。
進(jìn)行星際旅行,最好的方法可能是使用激光來(lái)推動(dòng)光帆。美國(guó)物理學(xué)家羅伯特?福沃德在1984年的一篇論文中首次提出了這一設(shè)想。
能量束推進(jìn)技術(shù)也存在許多重大挑戰(zhàn)。首先,能量束必須在遠(yuǎn)距離上精確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo);其次,飛船必須要能夠極為高效地利用所提供的能量;另外,產(chǎn)生能量束裝置的功率必須非常強(qiáng)大——在某些情況下,所需的能量甚至超過(guò)了目前人類的總能量輸出。
可行性:存在極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
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