全球十大未來太空技術(shù)介紹和分析：激光動力、太陽能推進(jìn)

據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報(bào)道，隨著太空技術(shù)的飛速發(fā)展，人類所發(fā)現(xiàn)的宇宙空間越來越大，但是一些關(guān)鍵的太空飛行難題仍在制約著人類飛往更遠(yuǎn)太空的夢想。為了飛得更遠(yuǎn)這個目標(biāo)，科學(xué)家們研究了多種新技術(shù)和新思想，用于未來的太空旅行計(jì)劃。近日，《新科學(xué)家》網(wǎng)站對其中的十種未來太空技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析，并逐一評估其實(shí)現(xiàn)的可能性。

以下就是科學(xué)家認(rèn)為未來可能的十種太空技術(shù)，盡管其中部分技術(shù)幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。

1、 離子推進(jìn)器

傳統(tǒng)的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實(shí)現(xiàn)向前推進(jìn)的。離子推進(jìn)器也是采用同樣的噴氣式原理，但是它并不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。它所提供的推動力或許相對較弱，但關(guān)鍵的是這種離子推進(jìn)器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠長期保持性能穩(wěn)定，它最終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。

相關(guān)技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空探測器和歐洲的“智能1號”太空船等，而且技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。未來最有希望成為更遠(yuǎn)外太空旅行飛船推進(jìn)器的可能就是VASIMR等離子火箭。這種火箭與一般的離子推進(jìn)器稍有不同。普通的離子推進(jìn)器是利用強(qiáng)大的電磁場來加速離子體，而VASIMR等離子火箭則是利用射頻發(fā)生器將離子加熱到100萬攝氏度。在強(qiáng)大的磁場中，離子以固定的頻率旋轉(zhuǎn)，將射頻發(fā)生器調(diào)諧到這個頻率，給離子注入特強(qiáng)的能量，并不斷增加推進(jìn)力。試驗(yàn)初步證明，如果一切順利，VASIMR等離子火箭將能夠推動載人飛船在39天內(nèi)到達(dá)火星。

2、核子脈沖推進(jìn)器

在這十項(xiàng)技術(shù)中，在普通人看來，最危險(xiǎn)、最不計(jì)后果的一項(xiàng)應(yīng)該是核子脈沖推進(jìn)技術(shù)。核子脈沖推進(jìn)技術(shù)的基本思想就是，在推進(jìn)火箭的尾部定期扔出一個核彈，用作推動力的來源。這個匪夷所思的想法，卻恰恰是美國國防部高級研究計(jì)劃署提出的。高級研究計(jì)劃署的這項(xiàng)研究計(jì)劃代號為“獵戶座計(jì)劃”，是1955年美國實(shí)實(shí)在在考慮過的一項(xiàng)計(jì)劃。計(jì)劃的目標(biāo)是研究一種適合快速星際旅行的推進(jìn)方案。在高級研究計(jì)劃署最終拿出的方案中，推進(jìn)火箭被設(shè)計(jì)成一個巨大的減震器，而且還有厚重的輻射屏蔽用于保護(hù)乘客的安全。

這個方案看起來可行，但它可能會對大氣層造成嚴(yán)重的輻射問題。因此，到20世紀(jì)60年代該計(jì)劃最終未能真正實(shí)施。盡管存在許多擔(dān)憂，仍然有人在繼續(xù)研究核子脈沖推進(jìn)技術(shù)。理論上講，核彈動力飛船速度可以達(dá)到10%的光速。以這樣的速度到達(dá)最近的恒星可能需要40年。

3、核聚變動力火箭

依靠核動力的太空飛行技術(shù)并不是只有核子脈沖推進(jìn)器，還有其他的核能利用方式。比如，在火箭上安裝一個裂變反應(yīng)堆，利用裂變反應(yīng)堆提供熱量噴射氣體，從而產(chǎn)生推動力。不過，這種核裂變動力火箭與核聚變動力火箭相比，仍有很大的差距。

在核聚變反應(yīng)中，核子被迫進(jìn)行聚合從而產(chǎn)生巨大的能量。大多數(shù)的聚變反應(yīng)堆都是利用托卡馬克裝置將燃料限制在一個磁場之中來驅(qū)動聚變反應(yīng)的。但是，托卡馬克裝置太重，并不適合用于火箭之上。因此，核聚變動力火箭必須要采用另一種觸發(fā)聚變的方法，即慣性約束核聚變。這種設(shè)計(jì)以高能光束（通常是激光）來代替托卡馬克裝置中的磁常當(dāng)聚變反應(yīng)發(fā)生后，磁場再引導(dǎo)熾熱離子噴向火箭尾部，實(shí)現(xiàn)核聚變火箭的推進(jìn)力。

4、布薩德噴氣式引擎

所有推進(jìn)火箭，包括上述的核聚變動力火箭，都存在一個相同的關(guān)鍵難題。為了實(shí)現(xiàn)更快、更遠(yuǎn)的目標(biāo)，火箭上必須要攜帶更多的燃料，更多的燃料必然會增加火箭的重量，進(jìn)而會減小推進(jìn)力。如果想實(shí)現(xiàn)星際間旅行，就必須要避免這種情況。于是，1960年，物理學(xué)家羅伯特-布薩德提出了一種噴氣式引擎，布薩德噴氣式引擎或許可以解決這一難題。

布薩德噴氣式引擎原理和上述核聚變動力火箭一樣，但是它并不需要攜帶足夠的核燃料。它首先是將周圍太空中的氫物質(zhì)進(jìn)行電離后，然后利用強(qiáng)大的磁場吸收這些氫離子作為燃料。雖然布薩德噴氣式引擎方案沒有上述核聚變動力火箭中的反應(yīng)堆問題，但是它所面臨的問題是磁場大小的問題。由于星際空間中氫物質(zhì)很少，因此它的磁場必須要足夠大才可行，甚至要延伸到數(shù)千公里之外。除非是發(fā)射前進(jìn)行精密的計(jì)算，設(shè)計(jì)出飛船飛行的精確軌道，這樣就不用攜帶多余的燃料，也不再需要巨大的磁常不過這種想法又出現(xiàn)一個弊端，那就是飛船必須要按既定軌道飛行，不得偏離，而且從其他星球返程則變得更加困難。

5、太陽帆推進(jìn)技術(shù)

這是另一項(xiàng)不需要攜帶足夠燃料的技術(shù)，因而理論上講也可達(dá)到極高的速度，不過它往往需要一個時(shí)間過程才可完成這一目標(biāo)。與傳統(tǒng)的利用風(fēng)力進(jìn)行航行的帆船相比，太陽帆是從太陽光線中吸取能量。目前，太陽帆推進(jìn)技術(shù)已在地球的真空室內(nèi)取得試驗(yàn)成功。然而，在太空軌道上實(shí)施相關(guān)試驗(yàn)則以不幸而告終。比如，2005年，世界上最大的業(yè)余太空科學(xué)組織美國行星協(xié)會研制了一艘名為“宇宙1號”的太空飛船，它的太陽帆運(yùn)載火箭因故障而墜毀。

盡管在技術(shù)的萌芽階段出現(xiàn)許多問題，但是太陽帆仍然是一個非常有希望的未來太空技術(shù)。至少它可以保證在太陽系內(nèi)飛行，太陽的光線可以為它提供最強(qiáng)大的推進(jìn)力。將來，人類將可能會主要利用太陽能實(shí)現(xiàn)星際間旅行。

6、磁場帆推進(jìn)技術(shù)

與太陽帆不同的是，磁場帆是由太陽風(fēng)提供推動力，而不是由光線提供推動力。太陽風(fēng)是一種擁有自己磁場的帶電粒子流?？茖W(xué)家提出，在太空飛船周圍制造一個與太陽風(fēng)磁場相排斥的磁場，這樣就可利用磁場的排斥力推動太空飛船飛行。與此相近的相關(guān)技術(shù)還有“太空蛛網(wǎng)”技術(shù)，這種技術(shù)就是在太空飛船周圍延伸出一個帶正電的電網(wǎng)，這樣的電網(wǎng)可以與太陽風(fēng)中的大量的陽離子相排斥，從而獲得推進(jìn)力。

不管是磁場帆，還是“太空蛛網(wǎng)”技術(shù)，都是在利用磁場進(jìn)行“沖浪”，磁場力使得太空船能夠改變軌道，甚至駛離行星際空間。然而，太陽帆和磁場帆都不適合恒星間旅行。當(dāng)它們遠(yuǎn)離太陽時(shí)，光線和太陽風(fēng)的強(qiáng)度都急劇下降。因此，在太陽系外，它們沒有足夠的動力駛往其它恒星。

7、激光動力推進(jìn)器

既然太陽不足以推動恒星際太空飛船，于是有科學(xué)家提出了激光動力推進(jìn)器技術(shù)，利用一束強(qiáng)大的激光將飛船推向太空，其中一項(xiàng)技術(shù)就是“激光燒蝕”技術(shù)。所謂的“激光燒蝕”就是利用強(qiáng)大的激光來燒蝕飛船尾部的特殊金屬，金屬逐漸蒸發(fā)形成蒸汽從而提供推進(jìn)力。另一種相似的技術(shù)就是由物理學(xué)家和科幻小說家格里高利-本福德所提出的太陽帆技術(shù)，就是在太空飛船上安裝一種太陽帆，太陽帆上涂有一層特殊的油漆。從地面之上發(fā)送微波束，微波束“燃燒”特殊油漆中的分子從而產(chǎn)生推進(jìn)力。這種技術(shù)或許將使得行星際間旅行更快。

激光動力推進(jìn)技術(shù)也存在許多重大挑戰(zhàn)。首先，激光束必須要精確聚焦于飛船之下，即使距離再遠(yuǎn)，激光束都不能有絲毫誤差。否則，飛船會因?yàn)榈貌坏阶銐虻哪芰慷鴫嫐?。其次，激光束生成設(shè)施的功率必須要超級強(qiáng)大。在某種情況下，它所需要的能量可能會比人類目前所有的能量輸出還要大得多。

8、時(shí)空扭曲技術(shù)

1994年，威爾士大學(xué)物理學(xué)家米古爾-阿爾庫比列提出了星際物質(zhì)利用技術(shù)。在這種設(shè)想中，飛船推進(jìn)力主要由一種至今未被發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)--“外星”物質(zhì)提供。這是一種粒子，具有負(fù)質(zhì)量和負(fù)壓力。它可以扭曲時(shí)空，從而使飛船快速接近前方的空間，而后方的空間在不斷擴(kuò)張。飛船就好像處于一個不斷膨脹的泡泡中，可以飛得比光速快，而且不會違背相對論的原理。

然而，阿爾庫比列的技術(shù)思想存在許多問題。首先，為了維持這種時(shí)空扭曲，需要巨大的能量，這種能量或許會比整個宇宙的全部能量都要大。其次，這種驅(qū)動器可能會釋放出大量的輻射物，嚴(yán)重威脅飛船乘客的生命安全。此外，關(guān)于這種外星物質(zhì)是否存在，至今未有定論。因此，從物理學(xué)上講，很難實(shí)現(xiàn)這種扭曲的泡泡。

9.蟲洞利用技術(shù)

既然有人可以想到時(shí)空扭曲，于是就有其他科學(xué)家想到了時(shí)空隧道。他們認(rèn)為，或許利用蟲洞可以實(shí)現(xiàn)這一想法。蟲洞的概念是由美國著名物理學(xué)家約翰-威勒爾提出的，意思是宇宙中可能存在的連接兩個不同時(shí)空的狹窄隧道。關(guān)鍵的問題是，蟲洞確實(shí)存在嗎？如果存在，我們是否能夠穿越它們？然而，這些問題至今沒有答案?？赡芘c上述的未知外星物質(zhì)一樣，蟲洞并不存在。

20世紀(jì)90年代，物理學(xué)家塞爾古-科拉斯尼科夫又提出了另一種蟲洞概念。然而，所有這些蟲洞理論都不能提供蟲洞確切存在的證據(jù)，更無法提出一種切實(shí)可行的時(shí)空穿梭方法。如果科學(xué)家們能夠找到答案的話，那么太空飛船的速度將不僅僅是光速的概念。

10.多維空間技術(shù)

我們通常能夠看到的宇宙空間通常是三維的。不過德國物理學(xué)家巴克哈德-海姆提出，如果宇宙中存在更多空間維數(shù)，飛船則可以穿行其中，實(shí)現(xiàn)極端速度。這種極速飛船可以在幾分鐘內(nèi)到達(dá)月球，飛抵火星只要2.5個小時(shí)，而到達(dá)半人馬座阿爾法星系也只需要80天。然而，這種思想實(shí)在難以理解，海姆的理論從來沒有得到過同行們的認(rèn)可。

除了上述10項(xiàng)技術(shù)之外，還有一些更理論化的技術(shù)，比如暗物質(zhì)火箭、黑洞恒星飛船等?？茖W(xué)家希望，所有這些技術(shù)將來都能夠派上用場