让太空飞行速度变得更快
2016-05-30高峰
高峰
人类自诞生之日起,就执着于追求更快的速度。文学名著中也不乏这方面瑰丽而浪漫的描述,最典型的就是中国古典名著《西游记》中“孙悟空一个筋斗十万八千里”。目前,人类最快的飞行速度为39897公里/小时,这一纪录已保持了47年,那么,它什么时候会被打破呢?人类最终能以多快的速度遨游太空?
超越速度极限已不足梦想
目前,人类的飞行速度纪录由美国国家航空航天局(NASA)参与“阿波罗10号”探测任务的三位宇航员所保持。1969年,“阿波罗10号”从发射起点抵达太空终点时的速度高达39897公里/小时。
我们知道,光在真空中的行进速度约为10亿公里/小时,那么,我们能否安全地填补目前飞行速度与光速之间的巨大鸿沟?
答案是肯定的。因为速度——也就是运动的快慢,对于我们的身体本身而言并不存在什么极限,只要我们持续不断地朝着一个方向加速前进就行。
斯蒂芬·霍金就曾经表示,有朝一日人们有可能制造出飞行速度接近光速的飞船,理论上可以达到每小时6.5亿英里,而这种飞船上的时间流逝速度则会相对较慢,因此,人们能搭乘这种飞船造访遥远的星系,实现梦寐以求的星际旅行梦想。
三种方案让太空飞行速度更快
为了让人类前往火星甚至更遥远太空的飞行速度更快,科学家们意识到,他们需要另辞蹊径,采用新的方案。
第一种方案是核裂变,也就是分裂原子,就像在商业核电站中发生的那样。第二种方案则是核聚变,在核聚变反应中,核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量——给太阳提供能量的正是这一反应。尽管我们心急如焚,但人类目前还未能完全掌控这项技术。
当然,最强大的推进方案是第三种,也就是利用反物质的湮灭实现推进。
物理学原理已经阐明,当普通物质与反物质相遇时,将会彼此湮灭,正反物质的质量将全部转化并释放出巨大的能量。就目前所知道的所有物理反应而言,这是效率最高的,这种湮灭释放的能量巨大,是氢氧化学反应的100亿倍、太阳核心热核反应的300倍。一片阿司匹林那么大的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘飞船巡弋数百光年。据科学家测算,以反物质为动力,飞行器在宇宙空间中可以光速的70%飞行。而且,反物质发动机的好处是反物质的湮灭可以自发产生,不需要像核发动机中的核反应那样需要许多条件,所以就不需要很大的反应堆,从而减轻飞船的重量。
今天,粒子物理学家们已经实现了对反物质的少量制造和储存,但要想制造出有实用意义的大量反物质粒子仍然需要等待下一代新型设备和技术的问世,而将其转变为实际的飞船推进技术,也将是对人类工程学技术的极大考验。