我們如何在太空中星際旅行?

北京時間7月24日零時 , NASA官方發布了一條重磅消息:他們發現了最接近地球的“孿生星球”——Kepler 452b 。 這是至今為止被發現的最接近地球的孿生星球 , 有可能擁有大氣層和流動的水 。 一時間 , 輿論嘩然 , 不管是不是科幻愛好者 , 在這一刻都不約而同地想到了同一個詞:“太空移民” , 甚至有人已經開始在暢想著那星球上的風景 , 會不會有另外一種智能生物 , 像人類一樣生活在上面呢?
然而 , 科學家又說 , 這顆星球距離我們大概有1400光年 , 也就是說 , 即便是光 , 也要馬不停蹄地走上1000多年才能到達 , 更別說我們人類這些落后的飛行器了 。 于是探索和移民都可以放一放了 , 以人類的短暫壽命想要在太空中有所作為 , 實在不是一件容易的事 。 事實上 , 就算不說遠的 , 只從我們對近鄰的探索來看 , 太空旅行也是個相當困難的任務 。

我們如何在太空中星際旅行?



近地航天旅行的障礙

【我們如何在太空中星際旅行?】最大的障礙用一個字概括 , 就是錢 。
早在1969年 , 我們的宇航員就已經信誓旦旦地準備探索太陽系 。 尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林剛登上月球 , 人們正巳經夢想著登上火星及更遠的行星 。 似乎我們就站在恒星的門檻處 。 人類正進入一個新時代 。 然后 , 美夢破滅了 。
正如科幻小說家艾薩克·阿西莫夫曾寫到的那樣 , 我們觸地得分了 , 拿起橄欖球 , 然后回家 。 如今 , 原來的“土星”助推火箭在博物館里閑置著 , 或者在垃圾場上慢慢腐爛著 。 整個一代頂級火箭專家被解散 。 當年太空競賽的沖勁也漸漸消散而去 。 今天 , 你只能在落滿灰塵的歷史文獻中才能找到月球漫歩的資料了 。
到底發生了什么事?太多了 , 這其中包含越南戰爭、水門事件等 , 都是客觀上造成影響的重大事件 。 但是 , 追根究底 , 就是一個詞“成本” 。
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有時候 , 我們會忘記一點:太空航行是昂貴的 , 非常昂貴 。 僅把一公斤重的東西送入近地軌道 , 就要花費高達20000美元 。 要到達月球 , 這個成本會上升到接近200000美元 。 要到達火星 , 數字則會暴漲至2000000萬美元(大致相當于重量為成人體重兩倍的鉆石的價錢) 。 所以 , 即便是當年的美國和前蘇聯這樣的超級大國 , 也不能連續數十年承受如此高昂的代價 。

遺憾的是 , 要想完成一次太空航行 , 有一個不得不越過的硬指標 , 這是300多年前 , 牛頓已經寫下的物理定律 。 根據萬有引力定律 , 想要把物體送入近地軌道 , 你必須以7.9千米/秒(即第一宇宙速度)的速度發射它才行 。 而要把它送入外層空間并擺脫地球的引力場 , 你必須以11.2千米/秒(即第二宇宙速度)的速度推進 。 要想走得更遠 , 逃離太陽系 , 飛行器甚至需要達到第三宇宙速度 。 考慮到每一個作用力 , 都有一個大小相等、方向相反的反作用力 , 這個力要從哪里來呢?只能讓人類去想辦法 。 因此 , 從牛頓定律到計算太空旅行的成本 , 只有簡單的一步——沒有哪一條工程法則或物理學定律會阻止我們探索太陽系 , 除了成本問題 。
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更遺憾的是 , 火箭有自己的重量 , 還必須攜帶自己的燃料 , 這直接導致重量還得往上增加 。 再加上太空中沒有氧氣 , 于是火箭還必須攜帶自己的氧氣箱和氯氣箱——這玩意看起來空空如也 , 實際一稱的話 , 重量也不小 。 和這些東西相比 , 最重要的宇航員以及相關的科研設備 , 反而只是其中微不足道的一點重量了 。

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