人类一千年以内能否造出成熟的聚变引擎以离开太阳系?
我们讨论的重点,不在于人类能否造出成熟的核聚变引擎,而在于如何突破宇宙飞船的速度,如果速度不能突破,即便有核聚变引擎也意义不够大。
早在20世纪之初,居里夫妇提炼出放射性元素镭之后,俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就预言:
一吨重的火箭只要一小撮镭,就足以挣断与太阳系的一切引力关系。
所谓核动力宇宙飞船,不管是核裂变还是核聚变,它只解决了动力和续航问题。
举个简单的例子:
1977年,美国发射的旅行者一号空间探测器,目前已经飞出离太阳211亿公里的距离。
而旅行者一号已经飞行了45年,由于上面搭载的是2枚核电池,所以按照计算,旅行者一号上面的电池将支撑到2025年。
2025年以后,旅行者一号将会与地球彻底失联。
这里面有个关键的地方非常重要!
那就是旅行者一号的速度为17.043 公里/秒,按照计算,它应该在2012年8月的时候脱离太阳系进入宇宙空间。
但出于某些未知的原因, 在此之前它仍然处在太阳的磁场范围内,但也已经处在了非常边缘的位置了。
而且,旅行者一号进入太空后,基本上是依靠行星引力来飞行的,自身只是消耗少量的燃料来修整航道。
到了后期,燃料耗尽,旅行者一号完全依靠行星引力在太空飘荡。
就是在这样的情况下,旅行者一号飞了45年,都还没有飞出太阳系。
即便是核聚变飞船,它飞得比旅行者一号更快,但又能快多少?
如果以奥特星云为界,太阳系的半径约为1光年。
也就是说,宇宙飞船以光的速度飞行一年的时间,才能飞出太阳系。
核聚变飞船,显然是只解决了飞行的动力和续航问题,并没有突破速度。
如果它要是花50年才能飞出太阳系,那就太长了,人类的寿命大多数也就几十年,这得花几代人的心血才能了解太阳系以外的世界。
所以,最根本的还是要解决速度问题。
只有人类研制出接近光速或者超光速的飞行器,星际航行才有翻天覆地的变化。
想想看,一艘达到光速的飞船,飞出太阳系只需要一年,超光速可以更快。
那仅仅需要几年时间,人类就可以探索到太阳系以外的星际世界。
在这种情况下,飞到火星,最短需要3分钟,最慢需要22分钟,人类完全可以在各种行星上建立基地,太空旅行才更具有价值。
如果仅仅是核聚变飞船,速度没有突破光速,仅仅是比现有的常规飞行器快不了多少,那飞出太阳系依然是一件耗时较长的事情。
人类一千年以内能否造出成熟的聚变引擎以离开太阳系?
这个问题可以归结为两个问题,一是在一千年内造出成熟的聚变引擎,二是在一千年内利用聚变引擎离开太阳系。
先说第一个问题。核聚变是一种高效的能源,其释放的能量比核裂变要大,更是要远远大于化石燃料。而且核聚变的废料比核裂变更加清洁,对环境的污染要小。此外,核聚变所利用的燃料是氘和氚,海水中的氘总共有约45万亿吨,而氚可以由锂制造,地球上锂的储量有两千多亿吨,因此核聚变根本不需要考虑原料问题。
但人类目前还没有掌握可控核聚变的技术。虽然氢弹利用的就是核聚变的能量,但它并不可控,只能在一瞬间释放全部的能量,无法实现能量的缓慢释放。核聚变需要超高温以及超高的密度,但这两个要素是相互矛盾的。核聚变需要的温度超过了一亿摄氏度,这一温度足以烧毁任何物质,因此,用什么方法来约束反应物,还要使它保持高密度,这一难题是阻止人类攻克可控核聚变的一座大山。
虽然困难重重,但笔者估计,我们应该会在本世纪之内就可以在工程上实现可控核聚变。
再来看看第二个问题,人类能在一千年内离开太阳系吗?笔者本人对此是持肯定态度的。举个例子,1969年人类登上月球,不用说一千年前的969年,登月这事就算在两百年前的1769年,也是无法想象的。因此人类在1000年内造出核聚变动力,离开太阳系也不是不可能。
人类一千年以内能否造出成熟的聚变引擎以离开太阳系?
人类要是能够实现核聚变发动机,就不单单是离开太阳系的问题了,人类就完全可以使实现星际旅行了。既然题主给出一千年的时间,个人乐观认为完全可以实现。
无论是霍金的不断预言,还是三体这样科幻小说的渲染,人类越来越意识到地球上生命的可贵,而宇宙中的不可预知的灾难远远比我们想象的更多,起码未来上亿年,地球肯定会被太阳所吞噬,也许还会有其他诸如小行星撞击的情况,所以离开地球,走出太阳系,去发现其他适宜居住的行星,是地球上未来人类必然的命运。
然而现在我们的太空技术和要飞出太阳系探索其他星际还是有天大的距离,为了实现星际旅行,当然人类在各种科幻作品中都设想了多种可行的技术。比如等离子发动机,太阳帆,核聚变发动机等等。
核聚变发动机在上百年内实现的可行性比较大 。虽然目前我们在地球上还没有实现可控的热核聚变,但上百上千年,足够我们技术的飞跃。首先核聚变驱动飞船的燃料问题最容易解决,地球上,乃至宇宙中都有储量丰富的氢,飞行中就可以进行收集。通过热核聚变的上千万度的高度,使氢元素聚变,释放出巨大的能量。冲压式核聚变发动机可以使飞船加速到光速的几分之一,这样飞船足以进行星际旅行。理论上,宇航员可以通过冷冻等暂停生命的方式,在有限的生命周期内到达我们目前所知的星系。
毕竟这是我们目前在臆测千年后的太空科技,也许地球科技大爆发,百年内就能实现载人飞船飞出太阳系。也许千年内,其他例如反物质发动机也能够实现,也许那时爱因斯坦光的极限速度也可以被突破,未来的世界,谁知道呢。
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相对于最近几百年人类科技如此迅猛发展,一千年时间可以说几乎有无限的可能性,按照目前的发展速度来看,甚至总部了一千年时间,人类就能完全控制核聚变用于宇宙飞船,这就等于在宇宙飞船上安装了一个“人造太阳”,源源不断地输出能量!
而宇宙中最不缺的就是氢,所以,理论上,如果有一天人类能够像如今控制化学燃料一样控制核聚变,意味着我们几乎拥有源源不断的燃料!
而且,科学家们们推测,核聚变动力能够让飞船获得10%的光速,也就是3万公里/秒的速度,这个速度虽然放在浩瀚的宇宙显得还是很慢,但在太阳系里遨游,这样的速度已经很快了!
我们对太阳系的真实大小并没有一个准确的数据,但科学家们估计太阳系直径至少有1光年,如果核聚变宇宙飞船以10%光速飞行,离开太阳系只需要10年时间!
所以,几乎可以肯定的是,一千年内人类可以离开太阳系,走向更广阔宇宙空间!甚至我们会研发控制更高效的能源,比如反物质能源,它是一种比核聚变更高效的清洁能源,能产生更大的动力!
所以,可以预见的是,成功驾驭核聚变能源很可能就是人类实现真正星际旅行的开始,届时环太阳系旅行将代替如今的环球旅行,成为我们生活的家常便饭,而太阳系八大行星最远的海王星距离地球30亿公里,3万公里/秒的速度仅需要不到28小时就可以到达,到达火星更是只需要半个小时左右!
人类一千年以内能否造出成熟的聚变引擎以离开太阳系?
依我之见。不必用巨变引擎。直接用磁动机和其他的组合就可以。谢谢组织的遨请!
人类一千年以内能否造出成熟的聚变引擎以离开太阳系?
现在是公元2018年,1000年内也就是3018年之前,人类现在已经知道了核聚变的原理和触发方法,现在只是把核聚变从不可控变为可控1000年内人类完全可以掌握可控核聚变技术并且用它制造飞船用的可控核聚变引擎,就拿可控核裂变来说,有了爱因斯坦质能方程和科学家发现的放射性原理,最后经过了几十年人类就完美的掌握了核裂变技术,不管是可控的核电站还是不可控的原子弹。
虽然可控核聚变要比可控核裂变简单的多,但是现在对于可控核聚变的研究也已经很完善了,需要的只是约束超高温核聚变火球的技术,现在各个国家所使用的托卡马克装置就是利用磁约束来实现短时间的可控核聚变。
根据世界各国一起合作的ITER(天然太阳)计划,2007年到2025年建造完成,2025年12 月第一次点火,2035年正常运转,最迟2050年前后实现商业化应用,正式让人类进入核聚变时代。
等到可控核聚变反应堆研发成功之后,第一件事就是应用在发电技术上,建造核聚变发电站,随之而来的还有各个国家队聚变堆小型化技术的研究,从而让可控核聚变可以用在航母核潜艇上,不过鉴于核裂变反应堆就能满足地球内航行需要,聚变堆更有可能背用在宇宙飞船和巨型运载火箭上。
1000年内研发出可控核聚变引擎来飞出太阳系是很简单的,太阳系的逃逸速度是16.7km/s,现在的旅行者一号利用引力弹弓都能飞出太阳系,更不要说几百年后的核聚变飞船了。
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