目前,人类尚没有把任何人造物体送出太阳系,而人类本身也没有突破地月系,究其原因,最主要的就是因为能源问题,人类尚没有有效的能源用于宇宙航行。 在动力学中,我们用比冲量来衡量火箭引擎效率,它的定义是火箭发动机每秒消耗单位质量推进剂产生的推力,或者是单位质量推进剂产生的冲量,单位是秒。比冲量越高,表示火箭发动机的效率越高。目前人类在航天领域普遍使用的能源是化学燃料,但这是一种非常低级的能源,能量释放效率非常低。 使用化学燃料的火箭被称为化学火箭,分为固体火箭和液体火箭,其中固体火箭的比冲量为290秒,液体火箭的比冲量则是300至453秒。在一些航天器上,我们还使用核动力作为能源,比如说著名的旅行者一号,就是使用核电池作为能源。目前人类使用的核能都是核裂变产生的能量,这种能量比化学燃料要高级,比冲量可以达到几千秒。但是,核裂变火箭的推力较小,只适用于无人的远距离航天器。 核聚变是人类在近期有可能掌握的新型能源,相比于核裂变,核聚变的效率更高。目前,人类往返火星需要四年,而如果使用核聚变火箭的话,将缩短至两个月左右。相比于反物质引擎、曲率引擎等更加“科幻”的技术,核聚变有着坚实的理论基础,虽然技术上还有一些问题,但它是最有希望实现的新能源了。 |
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