网上有关“殖民火星有多难?”话题很是火热,小编也是针对殖民火星有多难?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

说起星际旅行,大家的脑海中肯定会响起这段旋律,是的这就是被称为最强科幻**的《星际穿越》,里面故事背景的设定,和画面视觉的冲击无不令人震撼,很多人看完叹为观止,也有人提出疑问像**中的星际旅行真的能够实现吗?

首先我们不讨论影片里冲动的问题,就提里面的飞船,一说到星际旅行很多人都想到了马斯克的火星移民计划,旨在用他们研发的星舰运送100万人去殖民火星,在火星建造城市。然而目标看起来虽然非常的宏伟,但这时候就有人出来抨击说,不解决传统化学燃料的问题,人类永远也做不到星际移民。这又是怎么回事呢,今天我们一起来了解一下宇宙飞行能源的问题!那么在这里我就给大家提问个问题:依靠当下的火箭燃料,我们真的能登陆火星吗?

为什么说不突破能源技术,人类就永远无法做到星际旅行呢,我们现在来看一下当下的航天 科技 上用的是什么能源,能源是产生驱动航天器飞行的能量,现如今航天发射的主要能源仍然是化学能,也就是化学燃料。例如,我们国家主流的运载火箭,被称为劳模的长征三号运载火箭,使用的就是偏二甲肼加四氧化二氮,虽然长三运载火箭是我们的功勋火箭但被冠以毒发的名号,发射时喷射出的黄烟为四氧化二氮残留物,有剧毒和强腐蚀性。所以,我们国家就研发出了长征五号运载火箭,使用液氧煤油和氢氧结合的无毒方案,但还是摆脱不了使用化学燃料。

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化学燃料的弊端问题非常明显的那就是消耗巨大,我们拿上个世纪阿波罗计划的土星五号举例,土星五号火箭一级总重约2290吨,单单燃料就达到2160吨,也就是以一秒钟13吨的速度持续燃烧165秒。土星五号这个大家伙总重3000吨也仅仅将45吨的载荷送往月球。再拿马斯克的星舰来说,星舰要前往火星一次,就需要在近地轨道进行3—5次的加油,才足够使它从近地轨道进入地火转移轨道,并且还得有足够的燃料,减速缓冲在火星着陆。所以,100万人移民火星的梦很难实现。

那么既然化学能做不到,未来宇宙飞行又有什么能源是可行的呢?毫无疑问目前最有可能的是核能!“嫦娥三号”总设计师孙泽洲就说过:“从技术发展上来讲,如果以后要对,像木星这些距离太阳更远的行星进行探测,完全依靠太阳能不太现实,这期间对空间核动力的应用就会有比较大的需求。在上个世纪美国和前苏联就曾经研究过核能航天器但都以失败告终,虽然说目前对核能已经有较小的规模利用,例如核电站、核动力驱动等等,但是还做不到对核聚变的完全控制,这也就是限制住了核能航天器的发展,还有一个最重要的原因也是担心核污染。

电离子推进器,离子推进器的特点是比冲高、效率高,目前小型的离子推进器已经小有成就,广泛的应用在各种深空探测器中例如日本的隼鸟号来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-476.html。这时候就有懂行的小伙伴就提出疑问,离子推进器用在卫星和探测器上还行,用在人类星际旅行不靠谱吧。美国曾经提出一款VASIMR火箭,全称叫可变比冲磁等离子体火箭,是正在试验的一种采用核动力的大功率推进器,它是一种既有很大推力,又有很高比冲的电火箭。这款火箭虽然也是采用核动力的推进器,但它没有核污染的危险性!

总的而言核能航天器和电离子推进器是目前技术来讲可以突破的,那么有什么是未来可能会实现,现在看起来很科幻的呢?那就是反物质!反物质用于人类穿梭于宇宙前往更遥远的深空,理论上是可行的,但目前也仅限于理论和科幻作品中,是科幻作家最喜欢的星际运输燃料,利用反物质可以将飞船加速到最大限度接近于光速。但目前人类对反物质的研究还处于发现阶段,反物质的生产、保存使用对于现在而言都是那么的遥远。

EmDrive他的原理和哪些物理定律有冲突来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-533.html

人类在完成登月后,下一步就是登陆火星。相比登陆月球,登陆火星需要跨越2.25亿公里,近距离参观火星需要漫长的旅途来源:https://yz66.net/cshi/202501-2859.html

火星是距离地球第二近的行星(金星距离最近),理论上来说,火星距离地球的最近距离为5460万公里,但是这在历史上从未发生过。火星距离地球最近的记录是5600万公里,发生在2003年,这是6万年以来,火星最接近地球的时候。

火星和地球的平均距离,大约是2.25亿公里。

地球到火星需要多久?

知道了地球和火星之间的距离,我们只需要了解速度,就可以计算出时间。

先来看看宇宙中最快的速度——光速。光速是每秒299792公里每秒,在地球和火星距离最近的时候,光线大约需要3分钟,就可以到达火星。最远距离则需要22分钟,平均距离需要12分钟。

再来看看人类最快的航天器——新视野号探测器。速度大约是58000公里每小时,在地球和火星距离最近时,需要39天才能到达火星来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-379.html。最远距离需要289天,平均距离需要162天。

随着航天器技术的升级,如果宇航员真的前往火星,大约只需要5个月?

事实并非如此,之前的计算都是地球和火星的直线距离计算,然而事实上,航天器必须在行星周围的轨道中移动,这在无形中大大延长了地球和火星的距离。

此外,火星和地球并非家和学校,都是一个固定的建筑物,在长达数月的旅途中,地球和火星的位置都在发生改变,工程师需要计算的是宇航员到达时火星的位置,而并非出发时火星的位置。

在飞行过程中,航天器也无法一直保持最大速度,在靠近轨道时,需要减速进入轨道,以免直接飞跃目标。根据NASA的计算,从地球到达火星,大约需要9个月的时间(这还是理想状态下)。

火星发射窗口期是什么?

地球绕太阳公转一周需要1年时间,火星绕太阳公转一周需要1.9个地球年。

从地球飞向火星,航天器需要经过一个椭圆形的轨道路径,进入火星轨道,能够最大限度利用行星引力的轨道,可以让整个飞行过程更快、更省燃料,毕竟航天器不可能带无限多的燃料,在发射窗口期,航天器可以借助引力飞行,只需要2次加速,就可以到达火星轨道。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-599.html

虽然两点之间直线最短,但是人类的航天器科技还不足以携带充足的燃料;就算可以携带更多燃料,航天器的设计也不足以无限加速。

利用椭圆形轨道,虽然让火星之旅的路程增加,但这也是最为经济实用的飞行轨道。这样的时机大约每26个月出现一次,2020年的夏天,就是火星发射的窗口期,大约会持续到8月中旬,下次火星发射窗口期是2022年的秋季。

火星探测器飞了多久?

虽然人类尚未亲自体验火星之旅,但是很多探测器早已经登陆火星:

水手4号:第一个掠过火星的航天器,大约飞行228天到达火星。水手9号:第一个进入火星轨道的航天器,大约飞行168天到达火星。海盗1号:第一个登陆火星的航天器,大约飞行304天登陆火星。火星探路者号:第一个登陆火星的漫游车,大约飞行212天登陆火星。火星好奇号:大约飞行250天登陆火星。

宇航员想要登陆火星,大约需要在太空生活270天左右(单程),在火星和地球之间往返,则至少需要在太空生活1年。

人类仅仅去拜访一下火星邻居,往返就需要在路上浪费1年,在这1年的时间里,宇航员在太空可能会遇到各种状况,太空辐射也会长时间影响宇航员的身体。寻找全新的推进能源是未来太空探索的必经之路。

核能、太阳帆将成为太空探索的新能源:

核能因为其敏感性,一直没有成为航天器的动力之一,但随着航天技术的发展和需求,部分国家已经开始投入资金研究核能火箭。

相比核能,太阳帆则是更加节约并且高效的资源,目前太阳帆已经在国际空间站进行测试,证实太阳帆确实可以正常工作,虽然太阳帆需要在有恒星的地方使用,但是光线是几乎无穷的能源,可以一直提供加速度,携带大型太阳帆的航天器能够到达240000公里每小时的速度,是当前航天器的6倍。

如果利用成型的太阳帆,100公斤重的设备只需要3天就能到达火星。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-447.html

新能源看着很好,但是却拥有很大的技术局限性来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-393.html

核能虽然在发电、潜艇上已经有所应用,但是放置到航天器上依旧有难度,并且宇航员也将近距离接触反应堆,在受到太空辐射的同时,还会额外受到核辐射的影响。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-411.html

太阳帆虽然可以通过光压一直产生加速度,但是这种加速度非常微小,需要经过数月的加速,才能正式开始太空之旅,并且为了更好的接受光压,太阳帆通常面积很大,将巨大的太阳帆发射到太空,再进行展开,是一项不小的挑战。

相比核能,太阳帆更有可能成为星际旅行的希望,毕竟只要有光存在的地方,太阳帆就可以获得动力飞行,如果未来航天器全部使用太阳帆作为动力,那么将节约大量燃料,航天器也可以携带更多的其他设备,太阳帆或许可以为太空旅行带来一场巨大的革命性进步。

如果人可以永生,有人愿意离开地球用无限的时间去星际旅行吗?

简单地说,Eagleworks 实验室开发的 EmDrive 的原理是,电磁能(微波光子)在一个圆锥状的密闭空腔内反复弹射,从而产生推进力来源:https://www.yz66.net/xwzx/202501-3491.html。当微波光子撞击空腔内壁的时候,它们就会推动装置向前移动,而该装置不会往外喷射任何物质。这和以往的推进器有很大的差别来源:https://yz66.net/xwzx/202501-2475.html。一些 NASA 航天器中使用离子推进器,通过使推进燃料(一般是氙气)离子化产生动力,不过它们会向外喷射带电原子束。如果 EmDrive 能够承受住考验,将意味着未来的航天器不再需要成吨的推进燃料。轻装上阵是实现高速度、低成本、长距离太空旅行的关键。

这几乎是一个没有悬念的问题,人类肯定能实现星际旅行!但由于相对论的原因,星际旅行实际可能跟我们想象的完全不同。人类永生意味着即便乘坐飞行速度很慢的飞船,也还有可能达到太阳系外的宇宙空间,会有很多人自愿放弃在地球的一切生活踏上星际旅程。首先,一大障碍肯定就是宇航技术。太阳系外的天体距离我们都十分遥远,目前人类还无法制造出速度足够快的宇宙飞船。

其次,为了实现星际旅行,需要有巨大资金的支持,但没人愿意为此而投资。事实上,技术上的障碍其实是源自于资金的问题,只要不计成本地投入,技术上的突破自然是水到渠成。

目前制约人类大范围宇宙航行的一是技术,二是寿命。技术包括多方面,第一是飞船的航行速度,第二是飞船的燃料,人类至今还没有找到可供长途星际旅行的高能量密度燃料。以人类现代飞行器(帕克太阳探测器),未来将拥有人类历史上达到的最快的航行速度,但到达比邻星也需要数千年,因此寿命也是限制星际旅行的重要因素,除非人类搞出“人工冬眠”技术。来源:https://www.yz66.net/cshi/202501-2742.html

探索未知是人类历史上不断重复的事情。人类掌握了火之后,就想着用火做更多的事,于是金属工具出现了;火箭发明出来了,人类就想着到月亮上看看,最终美国1969年实现了登月的壮举。人类群体中有很大一部分是有很强的探索愿望的,踏上陌生星途,会是他们趋之若鹜的伟大事件。

寿命意味着更多可能,但载人深空探测是没有尽头的、充满未知的旅程,即便航天器携带着星际旅行所需的所有的、足够的物资,依然是充满孤独、寂寞的旅程,并不是每个人都能承受的。

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