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星际旅行真的有可能吗?

艺术家突破星形探针的插图到达潜在的地球样行星proxima centauri b。激光束的表示是从工艺点亮的角落发出的可见散发。
(图片信用:行星居民实验室,槟榔港波多黎各的大学)

星际太空旅行。我们内部五岁的孩子幻想。科幻序列的主食。大胆地走到任何人以前没有人以真正梦出的方式走了。随着我们的火箭和太空探针更进一步,问题出现了:我们可以希望殖民殖民吗?或者,禁止那个远烙梦,我们至少可以向外星行星发送空间探针,让他们告诉我们他们看到了什么?

事实是星际旅行和探索 技术上是可能的。没有物理法则,直接禁止它。但这并不一定使其变得简单,它肯定并不意味着我们会在我们的生活中实现它,更不用说本世纪。星际太空旅行是颈部的真正疼痛。 

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向外航行

如果你有足够的患者,那么我们已经达到了星际的探索状态。我们在逃生轨迹上有几个航天器,这意味着他们离开太阳系,他们永远不会回来。美国宇航局的先锋任务, 航行员任务,最近 新视野 一切都开始了他们的长途旅行。尤其是在太阳系之外考虑的盗版者,定义为从太阳发出的太阳风发出的区域让位于一般银河背景粒子和灰尘。

很好;我们目前拥有完整的空间探针。除了问题是他们真的很快就会变得非常快。这些内脏的每个人都是每小时数万英里的每小时行驶,这听起来很快。它们没有朝着任何特定明星的方向走向,因为他们的任务旨在探索太阳系内的行星。但如果这些宇宙飞船中的任何一个都前往我们最近的邻居, Proxima Centauri,只需4次轻微的多年来,他们将在大约80,000年内达到它。

我不了解你,但我不认为NASA预算为这些类型的时间表。此外,当这些探针到达任何地方有趣的时间,他们 核电池 将是长期死亡,只有无用的金属的笨蛋通过空隙。这是一种成功,如果你想到它:它不像我们的祖先能够在星星之间扔随机垃圾的那种壮举,但它也可能不是你想象的星际空间旅行。

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极速赛车手

为了使星际天空飞行更加合理,探测器必须真正快速。在至少一个十分之一的顺序的光速。在这种速度,航天器可以在少数几十年中达到Proxima Centauri,并在几年后送回图片,在人类的一生中。要求那个开始任务的人完成它真的是如此不合理吗?

走出这些速度需要巨大的能量。一种选择是将航天器作为燃料堵塞的能量。但如果是这种情况,额外的燃料会增加质量,这使得将其推动到这些速度甚至更加困难。有设计和草图 核动力的航天器 这就是尽量完成这一点,但除非我们想开始建造数千个核炸弹只是为了放入火箭,否则我们需要提出其他想法。

也许最有希望的想法是保持航天器的能源固定,并以某种方式运输到航天器的能量。这样做的一种方法是用激光。辐射良好地将能量从一个地方传送到另一个地方,特别是在远距离的空间上。然后,航天器可以捕获这种能量并将本身推进。

这是背后的基本想法 突破星形项目旨在在几十年内设计一个能够达到最近的恒星的航天器。在这个项目的最简单轮廓中,一个巨大的激光大约在100吉瓦娃射击的轨道上的轨道上。那个航天器有一个大型太阳能帆,非常反光。激光反弹出来的帆,给航天器带来势头。事情是,100吉格激光只有重型背包的力量。你没有读错了。如果我们要在航天器拍摄这一激光约10分钟,为了达到光速的十分之一,航天器可以重量不超过克。

这是纸夹的质量。

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蚂蚁的宇宙飞船

这是橡胶在制作航天器旅行所需速度时遇到星际道路的地方。激光本身在100个Gigawatts,比我们曾经设计的许多数量级的任何激光更强大。为了给您一种规模感,100只Gigawatts都是美国在美国运营的每一个核电站的全部能力。

并且航天器必须具有不超过纸夹的质量,必须包括相机,计算机,电源,电路,外壳,用于汇流回家的天线和整个Lightsail本身。 

Lightsail. 必须几乎完全反思。如果它甚至吸收到进入激光辐射的微小部分,它将将该能量转化为热量而不是动量。在100个Gigawatts,这意味着直接熔化,这通常被认为对航天器不利。 

一旦加速到光速的十分之一,真正的旅程就开始了。 40年来,这个小型航天器将不得不承受思想空间的试验和陶动。它将受到巨大速度的灰尘造成的影响。虽然灰尘非常小,但在那些速度的速度可能会造成难以置信的伤害。宇宙射线是由太阳到遥远的超新星的一切都发出的高能量颗粒,可以混淆内部的精致电路。随着旅程开始,这些宇宙射线将被这些宇宙光线轰炸。

是可能的突破性星星吗?原则上,是的。就像我上面说的那样,没有物理法则可以阻止任何这一项成为现实。但是,使用我们目前的技术水平(或在我们的技术不久的将来的合理预测中,它不会使其简单甚至可能或甚至可兼容或甚至可行的。我们真的可以制作一个小而亮的宇宙飞船吗?我们真的可以让激光强大吗?这样的使命可以在这种情况下幸存下来的挑战?

答案不是是或否。真正的问题是:我们是否愿意花费足够的钱来找出它的可能性吗?

保罗M. Sutter 是一个天体物理学家 俄亥俄州州立大学,万主义 问一名太空人空间Radio和作者“你在宇宙中的地方。“Suttut贡献了这篇文章 Space.com.的专家声音:OP-ED& Insights

L通过倾听剧集赚取更多 "星际旅行是可能的吗?“ on问一个spaceman播客,可用 i曲调 a在网上的nd http://www.askaspaceman.com. 感谢@Infirmus,琥珀色D.,Neo和Alex V. f或导致这件作品的问题!使用#askaspaceman或遵循Paul @在Twitter上询问您自己的问题Paulmattsutter an fAcebook.com/paulmattsutter。