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未来的宇宙飞船(从科学的角度考虑,人类未来建造出的航天器、大型太空飞船或太空战舰会是什么模样

 

2023/7/17 21:32:59 ('互联网')

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从科学的角度考虑,人类未来建造出的航天器、大型太空飞船或太空战舰会是什么模样

感谢“SKYWALKER2150”的邀请!

首先申明自己的观点:关于未来人类的航天器,历史上一些伟大科学家或科幻小说家的设想基本代表了未来人类技术的发展方向。

未来人类航天器或者星际战舰所要解决哪些问题?答:第一、动力;第二;生存保障;第三、防护;第四、武器!

对于人类来说,太空是一个和自己母星完全不同的环境,人类要想长期驻足,需要解决很多的技术难题。因此,在现阶段尽管很难对未来进行设想,但依照人类的的需要,还是能大致的描绘出未来星际战舰的轮廓!

第一、动力。毋庸置疑,未来的航天器首先要解决的是动力问题,在现行物理框架内,最可行的是等离子发动机。因为加减速的需要,飞船的动力单元必然要贯穿整个飞船,头部和尾部都有喷射喷口,中间储存燃料。

和大多数人想象的不同,太阳光帆和曲率驱动并不会成为人类未来飞船的动力选项。太阳光帆的主要缺点是动力不稳定无法保证持续的动力输出,且展开的面积太大,很容易发生意外,并不适合长途星际旅行。而曲率驱动因完全不符合现行的物理定律,所以不予考虑。(详见小编:如果外星人具有近光速飞行器,其燃料应该是什么?)

第二、生存保障。简单来说就是飞船对人类生存条件的保障,尽可能的模拟地球上的生存环境。在太空中和地球最大的不同就在于没有重力,阿瑟·克拉克(科幻三巨头之一)在《2001太空漫游》中曾设想通过将飞船制造成环形(上图),通过不断地旋转制造离心力来模拟重力,他的这个思路在目前为大多数科学家和科幻小说家所接受。

因此基于这个思路,未来人类的飞船在中间生活部位一定会被制作成环形,通过不停的旋转来模拟重力。

第三、防护。一艘星际飞船在太空中飞行,不仅要防护航线上的陨石和小行星,还要防护太空中无处不在的高能粒子冲击,通过强磁场制造保护罩对飞船进行360度防护就成为一个必须解决的问题。因此,基于这种需要,在飞船的头部、中间及尾部一定会布置大量的磁场生成设备。

第四、武器。客观来说,武器其实是人类未来飞船中最不重要的设备,因为人类到目前为止并没有发现外星人,因此武器在大多数情况下都是和防护装置配合使用,用以摧毁航线上的小行星或者陨石。即便是考虑到人类未来战争的需要,武器也多以新概念为主,进行超远距离攻击,因此在未来飞船设计中,武器并不是一个需要严格设计的单元。

未来人类航天器或者星际战舰究竟什么样?

由于技术的原因,在《2001太空漫游》中并没有完全实现阿瑟·克拉克的设想。半个世纪后《星际穿越》中飞船的设计方案(上图),基本代表了未来星际飞船的设计要素。这艘概念飞船,除了缺乏前向减速喷口和明确的强磁场设备外,其他设计均比较合理,基本符合人类未来大型航天器的设计特点。

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如果实现了可控核聚变,未来宇宙飞船会用什么引擎

你好,正如问题中所说已经实现了可控的核聚变,我坚信到时候宇宙飞船所使用的能量一定是核能,也就核裂变或者核聚变产生的能量,到时候也会随之产生适应核聚变或者核裂变的引擎,而不可能使用电能来驱动该引擎,而是直接使用核能,因为核聚变或者核裂变的能量很大,能够满足很大的能源需求,就跟世界上很多发达国家都要建造核电站是一个道理,核能清洁,而且需要的前提物质并不多,但是就因为难以控制,所以世界上才没有几个国家敢建造核电站,而且如果核电站发生任何问题,都可能给世界上所有人带来毁灭性的灾难,切尔多贝利就是一个活生生的例子!

按地球现在的发展水平,多久会有宇宙飞船

科学疑惑篇@何为宇宙飞船?

宇宙飞船按照官方的主流的解释是能够将航天员,货物送达太空并且安全返回的航天器!但是似乎我们不这么认为,我们可能更倾向于解释为能够承载常人并且能够遨游宇宙,并安全返回的航天飞行器!而且里面附带有生命维持系统,基础设施等等!

如果按照官方的主流的认定的话,我们似乎很早就已经实现了!但是这里我们讨论的是第二种!

科学解疑篇@按照地球现有水平,多久可以制造出这种宇宙飞船?

其实我们地球上曾经出现过一次很类似的这种方式,那就是1981年发射的哥伦比亚号航天飞机!实现了可回收的一级火箭,而不是一次性的!虽然这也不符合我们的预期,但是其形式很接近了!当然如果要和我们预期的,美国好莱坞大片中的那种的话,恐怕要等上至少100年啊!

为何会提出100年,而不是500年这种更远的预测?因为不得不说地球自从上世纪以来的100年内发展的非常快!一百年前人类根本不敢相信会有运算达到万亿次的计算机,会有时速五万公里的卫星,以及能够观察到百亿光年之外的星球!但是现在一切都实现了,而且走得可能更远!

言归正传,就拿宇宙飞船而言,最起码都要推力足够大,负荷足以承受其重量,而且燃料也要非常充足!所以燃料是一方面不得不考虑的问题!比如掌控了新的核能的方法等等!

按照现有水平来看,在2050年之前能够实现地月轨道旅行应该不是梦!所以如此庞大的宇宙飞船至少再过100年应该不是问题!

科学科普篇@关于航天器的知识:

  • 世界上第一个航天器是苏联1957年10月4日发射的人造地球卫星一号!
  • 美国1972年发射的先驱者号是第一个飞出太阳系的航天器!
  • 新视野号是人类目前飞行速度最快的航天器!

最后,望采纳!喜欢的可以点个赞或者关注我哟!也可以在下方留言区留言,让更多人知道你!谢谢!

随着科学技术的发展,未来是先有接近光速的宇宙飞船,还是先有类似空间跳跃的宇宙飞船为什么

科学爱好者报到。

肯定是先造出亚光速飞船。关于太空探索载具,现在我真的不敢盲目乐观。人类的想象力太丰富了,与之相比,我们的科技水平根本跟不上。

要我说,宇航载具的驱动方式得经历一个“漫长的进化”过程,少说也得两百年。既化学火箭+电火箭阶段→工质核聚变+太阳帆阶段→无工质聚变+反物质阶段,最后才能到达曲率驱动、折叠空间、时空跳跃、为所欲为阶段。

现在的我们尚处于第一阶段,依旧得靠巨大的化学火箭把小小的载荷发射进太空。第二阶段的曙光已经出现。裂变引擎现在就能实现,但性价比太低,没必要搞。聚变方面,中国的可控核聚变装置已经能够稳定运行一百多秒了。
如果把一个超大功率托卡马克聚变装置发射到太空,对接到飞船艉部,用它运行的巨大能量让放在喷口内的锂之类金属气化,就能产生高速射流驱动飞船了。当然,这些部件还是得老老实实用化学火箭发射上去。(至于太阳帆,它只能向远离太阳的方向飞,加速太慢,还是驱动探测器用吧。)采用这种有工质的聚变推进,飞船飞行速度将远超化学火箭,而且不用再被迫借助行星引力加速了,所以航线可以非常自由。它的缺点就是速度不够理想(因为喷出的物质速度低),而且依然得携带大量用于产生蒸发射流的金属物质。

我们得等到第三阶段,既



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