十万个为什么

怎样才能让航天器飞得更远

《怎样才能让航天器飞得更远？》，全文约 1652 字，收录于万象书斋「十万个为什么」栏目。

1,652 字 篇幅

7,093 篇 本栏收录

怎首字

正文

　　日本宇宙航空研究开发机构于2010年7月9日宣布，世界第一艘单纯依靠太阳光驱动的太空帆船“伊卡洛斯号”已成功利用太阳光压力，正在慢慢地加速。目前，“伊卡洛斯号”正在离地球约1900万千米的太空，以26千米/秒的速度向金星飞行。今天，我们就来了解一下如何才能让航天器飞得更远！

　　太空是一个充满未知和挑战的领域，面对人类的雄心，当前的化学火箭早已力不从心。因为，化学火箭所携带的燃料要占总重的90%以上，能量密度较低，工作时间也不长，像“长征二号F”飞行时间不到10分钟！若要飞向更远的深空和开展星际旅行，必须另辟蹊径，寻找新的“登天之梯”。

　　科幻小说和电影中，出现了各种更先进的推进器，比如核动力发动机、反物质发动机和光子发动机，甚至有人想到了利用太阳的光压和太阳风在宇宙中扬帆航行。

　　从核弹头到核反应堆，科学家已经积累了丰富的核动力知识。因此，核动力火箭看起来是离现实最近的一种。核动力火箭主要有3种形式。

　　（1）利用核反应堆的热能。核动力航空母舰和核潜艇都是利用核裂变反应堆的动力来转动螺旋桨，推动水和空气产生反作用力。但是，太空没有水也没有空气，必须利用喷气方式产生推力。反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能，使推进剂受热迅速膨胀，然后从发动机尾部高速喷出，产生推力。这种办法必须携带许多液体推进剂，但是推重比不高。推重比是发动机推力与发动机重量的比值。好的推进系统应该是产生大推力，同时推进系统的重量小。核热推进系统的推重比不高。

　　（2）直接利用核反应堆的高能粒子。核反应产生许多高能粒子，这些高能粒子处于离子状态，移动速度非常快，可以利用磁场来控制它们的喷射方向，比冲可达到100万秒。不过，这种发动机需要一个很大很重的反应装置，造价也非常昂贵。

　　（3）利用核爆炸产生的脉冲来推动飞船，也称为核脉冲火箭。这种火箭将携带大量的低当量原子弹，一颗颗地抛在身后引爆，飞船后面安装一个推进盘，吸收爆炸的冲击波推动飞船前进。这种推进方式不仅要解决推进盘的设计制造，还需要解决如何消除核爆炸对太空环境造成核污染等难题。

　　1928年，英国物理学家狄拉克首先提出存在反物质的假说。他认为存在与构成普通物质的基本粒子质量相等但电荷相反的基本粒子，并存在由这样的基本粒子构成的反物质。4年后，这个假说不断得到验证。

　　反物质和物质相遇会湮灭，正反物质的质量将全部转化为能量。这是效率最高的燃料。目前使用化学火箭发动机，飞船从地球飞到火星需要1～2年。若采用反物质发动机，飞船飞到火星只需要24小时到2星期(取决于地球和火星在公转中的相对位置)。按每千克燃料产生的效果进行比较，化学反应最多可以产生1×107焦的能量，核裂变产生8×1013焦，核聚变产生3×1014焦，而反物质的湮灭能产生9×1016焦，这是氢氧化学反应的100亿倍，太阳核心热核反应的300倍。

　　制造反物质需要消耗极其庞大的能量，用什么来装反物质才确保不会与正物质湮灭爆炸，这些都需要未来的科学家开动脑筋。

　　早在400多年前，德国天文学家开普勒就提出利用帆船来探索星空的设想。他认为彗星尾部背离太阳的原因是受到太阳风的吹拂，可以利用这种风来推进带帆的飞行器，就像海风推动帆船一样。尽管开普勒关于太阳风的解释后来被证实是错误的(太阳风是一种高能粒子流，不能产生力)，但后世的科学家由此受到启发，发现太阳光可以对物体表面施加一定的作用力。

　　光射到物体表面时，将对这一表面施加压力，这称为光压。彗星尾巴背着太阳就是太阳的光压造成的。于是，就有科学家想到了利用这种压力。

　　德国的火箭科学家桑格尔在1953年提出了光子火箭的设想。这个由光子发动机推动的宇宙飞船由三部分组成。最后面的是动力部分，主要部件是巨大的凹面反射镜，面积可达几十平方千米。在凹面反射镜的焦点处有光子发射器，它产生的光子由凹面反射镜反射，并形成向后喷射的光子流，推动飞船高速飞行。中间是燃料贮存箱。最前面的是航天员工作和生活的密封座舱。

　　这个设想听起来非常美好，问题是需要多少光子才能产生合适的推力来推动火箭飞行呢？如果要用光子发动机推动火箭从地面直接起飞，那么每千克的质量需要30亿瓦能量的光。如果我们想利用太阳能来获得这些能量，就要有500平方千米的太阳能电池板。此外，为了在光子源中获得足够大的光压，需要有50 000～250 000开的高温。反射镜如何承受这样的高温？我们只有期待未来科技的发展提供答案了。

基本信息

字数	1652 字

所属分类

首字：怎样才能让航天器飞得更远？

以「怎」开头的十万个为什么

怎样识别巧克力的“含金量” 几乎人人都吃过巧克力，但对它的来历却未必都知道。巧克力的原料来自生长在热带地区的一种树木——…
怎么才能把气体变成液体热量不会自动地从低温物体向高温物体传递，因此，要获得比自然环境温度低的环境就需要通过人工的办…
怎样知道一块“石头”是不是陨石 1886年10月10日，从天外飞来的两个火球坠入西伯利亚诺伯尤里村，当地人找到两块陨石，重约…
怎样才能找到海底油田深邃的海底，蕴藏着许多石油和天然气。它们不仅被海水覆盖，而且还躲藏在海底储油构造里。储油构造…
怎样人工合成金刚石 1976年6月30日，我国试制成功人造金刚石。今天，我们就来谈谈，怎样才能人工合成金刚石！ …
怎样把海水变成淡水人类的生存离不开水，地球上虽然有大量的水，可惜能为人类所利用的淡水却少得可怜。当人类为缺水感…
怎样把基因送进人体基因治疗能够治本，把人们以往一筹莫展的疾病斩草除根，自然获得了全世界的广泛关注。基因治疗的核…

十万个为什么精选推荐

为什么人会感到饥饿一、身体需要能量人体需要能量来维持正常的生理功能和活动，当身体能量供应不足时，就会感到饥饿…
为什么人会感到饥饿呢一、身体能量需求：人体需要能量来维持正常的生理功能，包括呼吸、消化、运动等，当身体能量消耗超…
人为什么需要呼吸氧气呢一、人体细胞需要氧气进行代谢和能量产生，呼吸是人体摄入氧气、排出二氧化碳的主要途径。二、氧气…
为什么天上的星星闪烁星星闪烁是因为它们的光线经过大气层时会发生折射和散射现象。大气层中存在着一些气体和微粒，它们…
为什么我们需要呼吸氧气一、生物需氧：人体细胞需要氧气参与细胞呼吸过程，以产生能量供身体正常运作。二、氧气代谢产物…
为什么天空是蓝色的呢天空之所以呈现蓝色，是因为大气中的气体分子对太阳光的散射作用。太阳光中的各种颜色的光波在进入…
为什么人的眼睛会有颜色差异人的眼睛颜色差异主要是由于虹膜中存在的色素不同所致。虹膜是眼睛中的一个组织，其主要功能是调节…
为什么天上会有云朵云朵是由水蒸气凝结而成的，当空气中的水蒸气遇到冷空气或气压下降时，就会凝结成小水滴或冰晶体，…
为什么大部分人需要睡眠睡眠是人体生理活动中不可或缺的一部分，它对我们的健康和正常功能起着重要的作用。为什么大部分人…
为什么要喝水喝水是为了维持身体的正常功能，因为水是人体最基本的需求之一。以下是一些喝水的重要原因： 1.…
为什么太阳升起的时候是红色的呢太阳在升起时呈现红色是因为大气层对太阳光的散射作用。太阳光中的蓝色光波长较短，在大气层中更容…
为什么太阳会升起和落下太阳每天升起和落下的原因是因为地球的自转和公转。地球每天自西向东自转一圈，所以会有日出和日落…

同栏目相邻

← 上一篇

干细胞能成为器官“仓库”吗？

为什么火星生命之谜争论不休？

句读

怎地，地也能担起上面的重荷，稳定地承托着万物生长。
怎么着，我都能轻松用词语造句。
怎地，道义感是一个人内心深处的准则，它指引我们在面对困境时选择正确的道路。
怎的：他的工作越来越忙，所以经常加班是怎的都忙不过来。
怎地，你又迟到了？
怎生
怎地知道他们的计划是那么多余？
怎么说咱这也算是真正的摸金校尉了，不比以前了，嘴上功夫。

声明：本站内容为古籍原文与公开资料整理，仅供学习研究参考。如涉版权问题请联系我们处理。

怎样才能让航天器飞得更远

正文

基本信息

所属分类

相关推荐

以「怎」开头的十万个为什么

十万个为什么精选推荐

延伸阅读

同栏目相邻

句读

十万个为什么按首字

常用栏目

频道

本站