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飞出太阳系的希望:三种太空推进系统,能帮助人类抵达其他的恒星

近年来,太空探索的不断深入,人类对于探索宇宙的兴趣和渴望也日益增长。但是,要想实现人类的星际探索梦想,我们首先要考虑的就是如何从太阳系中飞出去。虽然这看上去很难,但飞出太阳系的希望还是存在的,因为有三种强大的太空推进系统,在技术成熟的情况下,都能帮助人类抵达其他的恒星。

简单来讲,太空推进系统的工作原理就是:推进系统向后喷出物质,并因为动量守恒而获得前进的推力。我们知道,动量表示为物体的质量和速度的乘积,因此在质量相同的情况下,推进系统喷出的物质速度越快,其获得的推力就越强劲。

人类现在常用的化学火箭推进系统,有一个很大的问题,那就是它喷出物质的速度太低,即使是理论上的极限值,也不会超过每秒10公里,在这种情况下,它就不得不携带大量的燃料,然而燃料本身也是有质量的,这无疑又进一步降低了它的推进效率。

所以如果我们想要飞得更远,就需要将物质以更快的速度喷出去。在可以预见的未来里,有三种推进系统都可以满足这个条件,下面我们就来简单了解一下。

离子推进系统
它利用电场将带电粒子加速到很高的速度,并将其喷出去。实际上,人类目前已初步开始使用离子推进系统,即使以现有的技术,其喷出物质的速度都可以高达每秒200公里以上,这种速度显然比化学火箭快得多。但现有的离子推进系统有一个缺点,那就是它喷出物质的质量不够大,因此其产生的推力很小,这就意味着,现有的离子推进系统不能给飞船提供足够大的加速度,所以它想要达到特定的速度,会需要很长的时间。不过这种缺点并不是不可以弥补,这就要说第二种太空推进系统了。

核动力推进系统
顾名思义,它以核能作为动力的推进系统。这种推进系统采用核反应堆产生能量,通过加热工质来推动发动机,从而产生推力。这种推进系统具有非常高的推力和效率,能够大大缩短宇宙航行的时间,但是由于核反应堆的安全性和稳定性等问题,使用核动力推进系统的飞船需要经过严格的安全检测和保障措施,以确保乘员和地球的安全。此外,核动力推进系统也存在较高的成本和技术难度,目前还没有大规模应用于宇宙航行中。

光子推进系统
前面提到的两种推进系统喷出物质的速度再快也不可能达到光速,而光字本身的速度就是光速,虽然光子没有静质量,但它却有动量,这就意味着我们可以利用光子来产生推动力。可以想象的是,如果我们在飞船上装一个光源,当它向后方发射光子时,就可以推动飞船前进,只要光源足够强大,并且能够持续的运行,飞船就可以不断的加速,甚至无限接近光速,但遗憾的是在可以预见的未来里,我们根本无法制造出如此强大的光源。

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