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其他回答
千万不要错过这份星际航行旅程攻略
在《宇航员的星际旅行指南》中,我讨论了现有的以及规划中的星际航行技术。
大多数情况下,星际旅行花费的时间都取决于你选择的轨道。一般来说,这个轨道的形状是个大弧,起点是发射时地球的位置,终点则是目标星球的位置。这段弧的长度往往数倍于地球和目标星球之间的直线距离。为了节约燃料,天文学家们通常会让航天器先经过内行星,然后借助木星的引力进入“弹弓轨道”,到达更远的地方。这需要一圈又一圈地重复,因此会大大增加任务时间。为了简化计算,我们不妨假设轨道是在地球与目标行星之间距离最小时的那条直线。
下表给出了在不同速度下抵达某个星球所需的时间,这样读者们可以有个直观的感受。
航天飞机自然不能离开环绕地球的轨道,但是它的速度是人造航天器的典型值。从“ 亚特兰蒂斯”号航天飞机 上发射的“伽利略”号木星探测器,其速度是航天飞机的两倍。火箭起飞时,巨大的化学发动机将航天器推动到正确的轨道上,航天器的航行时间主要取决于这个过程。但是也有一些不同与此的技术(指不同于借助化学反应提供动量的化学发动机技术),同样被使用了几十年。
离子推进技术允许发动机对航天器进行持续几个月的全天二十四小时的持续加速,主要有低功率推进和高功率推进两种。环绕地球的人造卫星通常借助离子发动机来维持轨道。NASA(美国国家航空航天局)在“深空1号”和“黎明”号这两个探测器上也使用了离子推进发动机,在这些低功率的离子发动机持续几千个日日夜夜的推进下,“黎明”号先后进入了环绕谷神星和灶神星的探测轨道并展开研究,而“深空1号”则得以对博雷利彗星和9969号小行星布雷尔进行探测研究。
起码从理论上说,太阳帆的速度最终将等于太阳风的速度(500km/s),工程师们希望这一技术可以早日进行空间测试。
如你所见,凭借目前我们的星际航行技术,到达冥王星需要近十年的时间。也许再过一百年,如果人类有这种迫切的星际 探索 需求的话,这个时间会被缩短到一年以内。
假设:离子发动机的推力是恒定的,A为0.1磅 , B为1磅,考虑额外的减速过程,离子发动机可以在两年内把航天器加速到最高速度;太阳帆的速度是450km/s,或一百万英里每小时。
我们还可以借助发动机喷气的速度来衡量航天器最高速度。发动机喷气速度和比冲这个重要的工程参数有关。比冲=喷气速度/地表重力加速度,例如比冲为250s 的火箭发动机,其最大喷气速度为250s×9.8m/s2= 2.4 km/s。因为火箭载荷的速度不可能比喷出气体还快,所以我们可以通过火箭发动机的比冲来比较星际航行所需的时间。
下表中,我假设火箭在从地球到目标星球之间加速度恒定,航程中的后半段以相同大小的加速度进行减速。
相关的方程是:
距离=1/2×加速度×时间2
速度=加速度×时间
其中,距离的单位是米(m),时间单位是秒(s),速度单位米每秒(m/s),加速度是米每二次方秒(m/s2)。
如果我们设计了一个加速度a = 0.05 m/s2的航天器A,那么我们只需要24天就可以从地球到达火星。倘若还有个加速度a = 0.2 m/s2的航天器C,那么我们到达火星只需要8天!工程实际上,想要让航天器C在8天内到达火星,那么其比冲要达到34000s。
如果以相同的加速度达到冥王星,则需要68天,并且在第34天时航天器将达到最高速度2900km/s。这已经远远超过了发动机喷出气体的最高速度,折合成所需比冲的话,则需300000s。这也远远超出了火箭发动机所能提供的300s的比冲,所以我们需要寻求一种新的技术让星际旅行变得更现实。可是,无论我们带上多大的燃料罐,也不能提供足够航天器带着载荷与燃料到达目的地所需的速度。 我们必须使用能大大提高喷气速度的技术。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. Dr. Odenwald's- astronomycafe- various means(Cepheid_Lew
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《星际旅行》经典台词
最初的答案是:你对星际旅行有什么看法?
目前我们的技术还无法掌握。
现在,有些人可能会指出,我之前对这个问题的回答是不同的:杰弗里·瑙乔克的回答是:如果成本不是问题,那么用目前的技术向比邻星发射探测器最可行的方式是什么?
然而,其中包含了一个关键短语,“如果成本不是问题的话”。
该计划将在20-50年内向比邻星发射一些邮票大小的探测器,如果使用目前的技术,将耗资数万亿美元。
所以,这在短期内不太可能发生,而且也不在我们日常技术的范围之内——它包括了成本中的大量研发支出。一旦你开始谈论将全球GDP的很大一部分投入到一个虚荣心项目上,你就真的不是在谈论任何实际的事情。
太空中的距离很大,真的很大。到目前为止,我们最雄心勃勃的旅行者,旅行者1号,在41年的旅行后,还不到到最近恒星的1/ 1500的路程。而且速度很快。每秒钟覆盖17。4公里。这样一来,我每天上下班一小时56英里(90公里)的路程就需要5秒钟多一点了。
它在运动,但需要8万年才能到离我们最近的恒星。事实上,当它到达那里的时候,恒星已经不在那里了。半人马座三分制是相对于太阳运动的,在几千年后,它会离太阳非常近,然后开始移动。8万年后,它就不再是离我们最近的恒星了。
所以,这种用我们目前的推进源进行的旅行近乎毫无意义的疯狂。即使我们想出了可以让宇航员存活几个世纪的“神奇冷冻睡眠”,并想出了在短短1000年内完成这一旅程的方法,当宇航员到达的时候,地球已经是一个完全不同的星球了。
想想一个世纪带来的变化。
在我祖父母生活的那个时代,马是主要的交通工具。
现在我们谈论的是星际旅行,如果我们把人类所有的财富都花在星际旅行上,我们可能一辈子就能完成它。
一百年前的今天(2018年10月30日),奥斯曼帝国在英国战舰“阿伽门农号”的木质甲板上签署了结束第一次世界大战的停战协定。那场战争是用摇摇晃晃的木头和布制飞机进行的,而且大部分是在马背上进行的。
(带有木制甲板的HMS阿伽门农号。)
从那时起,我们制造了航空旅行、塑料、计算机、电视、互联网、火箭、卫星和深空探测器。我们随身携带的设备在25年前可能会被称为完全的科幻小说。现在我们有了可以着陆并再次使用的火箭。在接下来的5年里,我们将看到卫星互联网,它将让你从地球表面的任何地方24/7连接到世界范围的信息和计算机网格。我们将看到100%可重复使用的火箭,能够将太空成本降低到每公斤1000美元或更低(如果你相信伊隆的话,会更低)。
《星际旅行》(《星际迷航记》)作为经典科幻**,留给了人们丰富的精神遗产,有许多经典的台词应经成为了美国精神的一部分,并以特殊的方式影响着世界。
1、勇踏前人未至之境。To boldly go where no man/one has gone before.
大陆通译为“勇敢地航向前人所未至的宇宙洪荒”,这是“星舰精神”的核心,它象征着人类积极的进取精神,同进取号(Starship Enterprise)一道激励着无数的年轻影迷奋斗进取。
2、生生不息,繁荣昌盛。Live Long and Prosper.
这句话是瓦肯人(Vulcan)的经典格言,是瓦肯人所信奉的“纯粹逻辑”的具体体现。它是“星舰之父”吉恩——罗登伯里的梦想,它超越了一切智慧生命,成为了为宇宙社会所普遍接受的“普世价值观”。关于这句话的翻译争议比较大,大陆通译为“生生不息,繁荣昌盛”(幻翔科幻网剧目组支持该译法),在港版或是其他的版本中或被译作“长寿成功”之类的话。
3、只有尼克松能去中国。Only Nixon can go china.
确切地说之句话是美国谚语,但在《星际旅行6?未来之城》中却被当做瓦肯谚语,成为了瓦肯外交学院的校训。显然,这句话是为了纪念尼克松总统为开启中美外交之门作做的贡献,当然它含有只有英雄才能创造奇迹的意思,因此在台译版中被译为“只有精明的鸟儿才能在河马嘴里觅食。”
4、我不相信有绝境。
这是柯克(有时译作“寇克”)舰长的信条。受此信条的影响,柯克舰长在念大学(星舰学院)时悄悄更改了“小林丸九号”测试系统,成功的通过了考试,()成为了通过该测试的唯一一人。但是他年轻时代的小聪明却让他在失去朋友史波克时尝到了痛苦的滋味。(在《星际旅行2?可汗之怒》史波克牺牲了,但他在《星际旅行3?石破天惊》中借助“创世计划”奇迹复活)即便如此,柯克舰长的进取精神仍为星舰迷们所推崇。
5、战争过时了,我们都过时了。
在《星际旅行6·未来之城》中,克林贡首相高冈的女儿(后来成为克林贡首相)深有感触地说出了这句话,它预示着克林贡帝国与星际联邦的和解,标志着长达70年的对立的结束和和平的到来。最终,克林贡加入联邦。《星际旅行6》上映于1991年12月06日(美国首映),距苏联解体(1991年12月25日)还有19天,无疑,它的上映诉说了全人类的心声:结束冷战,和平发展。而出乎意料的是,19天后,苏联解体,两极格局崩溃,冷战划上了句号。未来被称作未知领域(The Undiscovered Country),正如克林贡的新首相所说:战争过时了。让我们记住,和平与发展才是当今世界的主题。
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