作者：admin 发布时间：2023-02-21 09:05:20 分类：科技 浏览：244 评论：0
星际航行
星际航行是有人或无人驾驶在星际之间旅行，通过恒星飞船实现星际航行通过出现在科幻小说中，由于距离非常遥远，星际旅行要比太阳系间旅行更难以实现。可以想像一下，如果能够设计出星际航行器，人们可在很短的时间内旅行到另一个遥远世界，发现新的地平线，并在外太空拓展新的殖民地。这将如何实现呢？目前，美国宇航局突破推进力物理学计划(Breakthrough Propulsion Physics Project)明确指出星际旅行成为可能所必须的两项技术突破：尽可能添加达到最大推进力速度的方法；新型舰载能量生产以驱动星际航行器上的装置。
星际航行interplanetary and intersteller navigation 是行星际航行和恒星际航行的统称。行星际航行是指太阳系内的航行，恒星际航行是指太阳系以外的恒星际空间的飞行。不载人行星际航行已经实现，而恒星际航行尚处于 探索 阶段。要使航天器接近光速，必须把火箭的喷气速度提高到接近光速。
基本简介
已知太阳系最外层行星（冥王星）的轨道半径为60亿千米，而离地球最近的恒星（半人旅行者号探测器马座比邻星）与地球相距4.22光年，约合40万亿千米，其他恒星和星系的距离则更远。人们现在能观测到的宇宙范围约为100亿光年，用现在火箭技术所能达到的速度（20千米／秒）可以飞出太阳系，但不能实现恒星际航行。因为以这个速度航行到最近的恒星比邻星约需65000年。航天器只有达到接近光速的速度，恒星际航行才有实际意义。
探索 发展
不载人行星际航行已经实现，而恒星际航行尚处于 探索 阶段。如以冥王星的轨道作为太阳系的边界，太阳系的半径约为60亿公里。除太阳外，离地球最近的恒星 半人马座“比邻星”的距离为4.22光年（1光年等于9.46 1012公里）,约合40万亿公里,相当于地球到太阳之间距离的27万倍，其他恒星和星系的距离则更远。人们现在所能观测到的宇宙范围约为 100亿光年。用现代火箭技术所能达到的速度 （20公里/秒左右）可以飞出太阳系，但不能实现恒星际航行。因为以这个速度航行到最近的恒星“比邻星”约需 65000年，到天狼星约需13万年。航天器只有达到接近光速的速度，恒星际航行才有实际意义。要使航天器接近光速，必须把火箭的喷气速度提高到接近光速的水平。但是即使利用氢聚变反应产生能量转化为动能，喷气速度也只能达到光速的5％。以这样的喷气速度使航天器速度达到0.8倍光速，则航天器起飞时的质量将为航天器质量的34.8亿倍，这是无法实现的大质量比。
现状
现阶段航天中使用的化学火箭发动机、核火箭发动机和电火箭发动机的喷气速度只有光速的几万分之一。设想中的有可能用于未来恒星际航行的推进系统的有：
①脉动式核聚变发动机：把核燃料做成很多细小的颗粒 “微型氢弹”,用激光或粒子束加热到极高温度,引起微型氢弹爆炸，产生冲击波和粒子流，使其向一定方向喷射，产生反作用推力。逐个点燃“微型氢弹”可获得脉动式的持续推力。
②星际冲压式发动机：在恒星际航天器前面装一个巨大的收集器，在航行中不断吸入星际空间的氢，利用氢的同位素氘为核聚变发动机提供燃料。但是这样的收集器据计算直径将达到数千公里。有人设想在航天器前面造成一个大范围的人工磁场，形成无形的收集器，用磁力线捕获星际空间的氢离子。
③光子火箭发动机：根据著名的爱因斯坦质能公式:能量=质量 （光速）2，利用物质和反物质相互作用，其质量全部湮灭而转化为光能。使质子与反质子在发动机中进行反应产生光子流,光子流以光的速度从火箭喷管喷出,产生反作用力，推动火箭前进，这就是光子火箭原理。光子火箭的设想早在1953年就提出来了，但是反物质的产生、贮存和使用，发动机的设计和控制，以及大面积反射镜的制造都不是短时期内所能解决的问题。 根据爱因斯坦狭义相对论，在以接近光速飞行的航天器上，时间的进程远比地球上慢，这个效应称为时间延缓效应。设T是航天器上的时间，Te是地球上的时间，V是航天器的速度，C是光速，则有关系式： 例如：当V 0.9C时,T 0.436Te；当V 0.9999995C时，按照这个效应航天器上的时间仅为地球上时间的千分之一。这样一来就有可能在人的寿命期限内完成一次往返遥远恒星天体的恒星际航行。
海洋殖民地
海洋殖民地是理论上人类永久性在海洋“殖民居住”，像这样的殖民地可能漂浮在水面上、或固定在海底以及存在于海底与水面之间。海洋殖民地的优势包括：扩展人类活动范围和扩大地球资源使用。海洋殖民地所获得的经验可用于太空殖民应用，海洋可能提供简单的殖民方式，首先为人类未来的太空殖民积累经验。这将如何实现呢？海洋殖民地的经济效益必须值得考虑，基于该殖民地的自维持性，殖民地必须发挥海洋上的相对经济优势，它可以节省陆地基础建筑的成本，在漂浮基础结构上建造无须“土地成本”。殖民地可以利用潮汐能量制造电能输出，为海洋殖民地提供基础能源。
1.海洋殖民地更安全。
海洋还有一个好处：安全。所有的后勤问题都不是问题，进入一个水下城市将比到达哈萨克斯坦一个遥远的村庄更容易。最适合我们城市的地方将是大西洋，靠近赤道，这个地区很少发生海啸和地震，水温也相对温暖。
无论我们的潜艇城需要什么资源，美国或毛里塔尼亚都将随时提供。火星殖民者将不得不依靠他们自己，因为来自地球的帮助将需要几个月才能到达。2015年上映的电影《火星救援》出色地展示了这种情况。
2.海洋殖民化促进了我们的技术和科学。
火星殖民的主要论点之一是它对我们科学和技术发展的贡献。发光二极管，视频增强和分析系统，便携式无绳吸尘器——这些都是我们从NASA太空 探索 中得到的一些技术。然而，海洋殖民可能对我们同样有利。要建造一座水下城市，我们必须解决两个重要的问题：水压和腐蚀。我们还需要确保它对环境的安全。这将需要寻找新材料，发明新技术，制定新的管理决策。我们所有的成就也会在我们的表面生活中找到它们的位置。
3. 一个水下殖民地将比一个火星殖民地更快地为自己获取利益
即使是最狂热的火星护教者也不认为火星会快速提供资源。因为运输成本将压倒你开采的价值，但可能会有很多矿业在火星上用在火星基地上，但它不太可能转回地球。我认为火星基地和地球之间的经济交流将主要以知识产权的形式进行。”
另一种选择是，火星可以通过把想法传回来为自己买单。正如在殖民和19世纪的美国劳工短缺普遍建立美国的创造力的发明，因此极端劳动力短缺与技术文化相结合的条件以及对创新的不切实际的立法限制的不可接受性将倾向于推动火星人的聪明才智在能源生产，自动化和机器人技术，生物技术和其他领域产生一波又一波的发明。这些在地球上获得许可的发明，可以为火星提供资金，即使它们革命性地提高了地球上的生活水平，就像19世纪美国的发明有力地改变了欧洲，最终也改变了世界其他地方一样。”
海洋殖民将为它的想法买单，但也可能给投资者带来真正的钱。根据美国地质调查局)的数据，深海蕴藏的镍、钴，甚至可能还有稀土金属，超过了所有陆地储量的总和。在国际领土上采矿是不允许的，但是水下城市将能够这样做(尽管这是一个必须解决的政治问题)。 旅游 业和海鲜出口虽然效果较差，但却是相当可观的选择。
此外，我们可能会利用海底作为种植真正食物的地方，就像一群在潜艇胶囊中种植草莓的意大利狂热者一样。由于这座水下城市的交通更加便利，资金也会快速流动。必须做有利可图的事。
建造一座水下城市也相对便宜。伊隆·马斯克表示，将12名宇航员送往火星将花费每人100亿美元。1200亿美元是火星殖民地的最低价格，这还不包括殖民所需的材料、机器、技术和其他东西。相比之下，日本海洋螺旋号项目的估价为260亿美元。
即使我们把这个价格翻倍，也只比2014年俄罗斯在奥运会上的花费多20亿美元。我们可以允许，不是吗？
4. 居住在海洋之后，将更容易殖民其他行星。
尽管水下殖民更容易也更便宜，但在心理上仍然具有挑战性。我们还没有殖民海洋的主要原因是人们在稳定的土地上感到太舒服了。我们大多数人都不想离开他们熟悉的生活方式。我们没有动力。人类迟早会找到另一个居住者。从我们的后院开始似乎比去一个全新的星球旅行更可行。由于生活在水下城市将更接近我们所习惯的，这是我们在前往寒冷、尘土飞扬、空旷的火星之前必须采取的自然步骤。
5. 海洋殖民解决了人口过剩的问题。
地球能养活多少人？BBC声称，即使我们改变了消费习惯，110亿人仍然是我们的家园。现在世界人口超过73亿。根据联合国的预测，到2100年，这个数字将超过110亿。你和我可能还活着。即使不是这样，我们的子孙后代也将处于生存的边缘。
海洋殖民是解决人口过剩的办法之一。海洋覆盖了地球的70%。如果我们只计算赤道地区和亚赤道地区，大西洋的面积仍然超过500万平方英里，太平洋大约是7,800万平方英里。地球上所有可居住土地的表面积为24,642,757平方英里。所以，我们可以让我们的地球变大50% ！这将解决几代人的人口过剩问题。由于居住在海洋中使殖民其他行星更容易，这也是一个长期的解决方案。
6. 海洋殖民提高了我们作为一个物种生存的机会。
这是每年死于自然灾害的人数。经济成本年复一年地在变化，但在过去十年中有所增长。
自然灾害在水下并不危险。如果我们的城市足够深，像中等大小的小行星撞击地球这样的重大灾难将不会影响它。当然，只有一个独立的外部世界殖民地才能帮助我们度过一场严重的核战争，但是为了这个目的，定居点应该是完全独立的，这不会很快发生。
那么，是时候实现一个新的梦想了吗？我想，是的。殖民海洋是有利可图的、具有挑战性的、可行的和可行的。还有很多问题需要回答。我们将如何建设一个水下城市？人们会在那里做什么？他们将面临什么样的政治、道德和 社会 问题？