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科学家欲百万亿美元打造光束推进飞船

发布时间: 2012-10-28 14:44:16   作者:本站编辑   来源: 科技日报   浏览次数:

 

  20121019日,科学家们正在研究光束推进飞船的可能性。来自研究公司微波科学的詹姆斯·本福德(James Benford)认为:这是唯一一种不存在物理学障碍的恒星际飞行模式。

  在上世纪80年代中期,物理学家罗伯特·富沃德(Robert Forward)首先提出借助从地球发出的能量束实现星际飞行的方案。这一理论后来经过了进一步发展,甚至给出了使用激光进行反向减速的方案,从而使其能够顺利进入另一个太阳系。巨型微波发射器的精度不如经过校准后的激光光束,但是它们的建造成本更低。这其中的关键点就在于,飞船必须要在由于微波长时间照射而变得过热之前获得足够的加速度。

  本福德目前正在自己的实验室中对这种光束推进技术方案进行基本的测试工作。实验的结果显示,采用宽阔的圆锥形船帆似乎是效果最好的。当然这个船帆以及飞船本身都必须使用质量非常轻的材料制作而成,比如纳米碳管,石墨烯和铍等等。这些材料必须可以经受2000华氏度(约合1093摄氏度)的高温炙烤,这种高温是由射来的能量束造成的。这就要求这些材料具有极好的反射性能,能尽量少的吸收这些热量。

  而用于发射这束超级能量束的发射器将是一个巨大的天线,耗资将会十分惊人。根据本福德的估算,建造一个可用于发射一辆卡车般大小载荷的能量束发射装置将耗资180万亿美元,并且每执行一次任务还需要额外花费5000亿美元。但是尽管这些数额听上去大得吓人,但是事实上,相比建造一艘自行推进的恒星际飞船,这样的花费仍然是相对较便宜的。

  除此之外,由于这一巨型发射装置是被安装在地球上或是近地空间,因此可以对其相对方便地进行后勤维护保养。本福德表示,这项技术最先可以被用于在太阳系内进行测试,比如用于为在火星上执行任务的宇航员们传输重要的部件或药品。当被射出之后,这些载荷的飞行速度就将可达到每小时100万英里(约合160万公里)左右。而当载荷抵达火星时,激光或大气减速系统将让其进入火星轨道。这样的物品传输时间将低于两个星期。

  根据本福德的估算,作为一个先导项目,向距离地球约1光年的奥尔特云发射探测器,我们将需要建造一台24吉瓦(GW)功率,直径为2英里(约合3200)的发射天线,其耗资约为1440亿美元。而其可以发射的载荷重量约为150(约合68公斤)其中一半的重量是它翼展半英里(约合805)长的船帆。在发射后5小时内,这颗探测器就将被加速到每小时14万英里(约合22.5万公里)的极高速度。

  一艘真正的恒星际飞船,一艘可以以大约1/10的光速在大约40年内飞抵距离我们最近的半人马座α星的飞船,其重量将大约为数吨,除非其大量使用超轻质的纳米技术材料建造。对此,前美国宇航局局长丹尼尔·戈尔丁(Dan Goldin)表示,该技术将把恒星际距离缩减至一个浓汤罐头那么近。不过,你将需要建造一台功率为 300太瓦(TW),直径60英里(约合96.5公里)的巨型发射天线来推动它!其电力消耗量将相当于目前全世界每天总耗电量的20倍。这样一艘探测器必须可以快速加速,以免自己的船帆被蒸发掉。因此其加速度将达50G。 

  孙楷摘编自:http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-10/20/content_530847.htm

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