将来我们能乘车飞往月球么?
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电影《星球大战》中有很多宇宙飞船,它们好像都具有以下特点:
  1. 消耗极少的燃油而动力和效率惊人的发动机
  2. 极其有效的人造重力系统
  3. 等效的惯性缓冲系统,使飞船在数秒内从零加速至每小时几百万公里,而不致平坠
  4. 光速还快的飞行速度。
到目前为止,人们对于实现上述第2项到第4项还毫无头绪,因此我们先忽略它们而只关注发动机。 您见过汽车般大小能飞往月球的交通工具吗?

将美国宇航员送往月球的土星5号火箭反映了当今的技术水平。土星5号为化学火箭。 它高110米,重2,727,000公斤。 这是几乎不可能放在车库里的! 再说普通人也买不起。 这还不说它要总共装入2,272,000公斤的燃料!

为了能从车库飞往月球,您需要具有极高能量密度的燃油。 例如,核辐射揭秘一文中曾介绍到:0.5公斤高浓缩铀具有的能量约等于4百万升汽油。 换言之,土星5号火箭存储的所有能量约等于0.5或1公斤浓缩铀具有的能量(假设您能有效提取的话)。 产生能量的其他方式包括:核聚变和物质-反物质的湮灭。

但是,当今火箭发动机的问题是它们都必须依靠喷气发动机。目前已知的将宇宙飞船送到太空的唯一方法是在宇宙飞船后面抛出一些物质,然后利用由之产生的相等的反作用力。 火箭发动机工作原理一文详细讲述了这方面的内容。 化学火箭通过燃烧燃油进行加速,然后以约1万公里/时的速度将一定重量的燃油从火箭尾部抛出。 宇宙飞船随即利用相等的反作用力前行。

由于这要依赖喷气发动机,因此您的宇宙飞船必须携带更多的“能量”。 为了前行,您还必须携带用以抛出飞船的能源。 这样的物质可以是固态、液态或气态。 例如,离子发动机电离像氙气那样的物质,然后在电场中加速电离原子。 原子以非常快的速度从离子发动机的尾部出来,因此您可以在抛出原子的时候非常快地前进。 但要想不断地继续前进,您仍然必须抛出大量的原子。 通过以接近光速的速度抛出原子,每个原子将获得最大前进速度。 但您仍必须携带足够的物质,才能使飞船加速以及在到达月球后停止。 根据今天的科技水平,这还是很困难的事情。

从上面的讨论中,您可以看到,私人宇宙飞船需要非常神奇的能量产生系统(利用核裂变、核聚变或反物质),并且为了能够移动,您还必须携带将用以抛出飞船的物质。 根据目前的科技水平,这种物质的数量会非常巨大。 最后一个问题是产生热的问题。 核裂变和核聚变产生大量的热,您需要将它排放到某个地方。 将热量排入太空是非常困难的,因为太空的真空使其成为世上最大的保温容器。 散热器的巨大尺寸也将使私人宇宙飞船难以放在车库中。

因此,目前它并不适合我们。 除非有人发明出像廉价反重力机之类的产品或弯曲时空的方法,否则我们就不可能在不久的将来乘车飞往月球。

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