03.02 核反應堆早已小型化,為什麼不造宇宙飛船,實現星際旅行?

微拍視頻


“星際”是一個太寬泛的概念,行星之間飛行可以叫星際,在由恆星、行星等組成的星系(比如太陽系)之間飛行也可以叫,但這些旅程的距離存在天文數字的差距。比如地球與太陽間的平均距離稱為一個“天文單位”(約等於1.496億公里),一般用來衡量太陽系內行星間的距離。美國1977年發射的探測器“旅行者1號”就裝有核動力(放射性同位素),它2012年飛出太陽系,用了36年,距太陽也才121天文單位。

太陽系外的距離就要以“光年”來衡量了,一光年約等於63240天文單位,而已知距太陽系最近的恆星距我們約4.22光年。即使以接近光速的速度,穿越銀河系也要十萬年以上。

而且,“旅行者1號”的核裝置並不提供它前飛的動力,而主要是用來給設備供電,它的飛行主要是利用太陽系內各種行星的引力,被拉、拽、甩出去的。

以這種辦法,如果換成載人飛船,飛到火星單程也要250天,由於火星上沒有後勤支持,還要攜帶返程的燃料和所需的一切,因而這種旅程最好的辦法是去了就留下來建設當地,形成居留條件和返回地球的條件,這樣的時間就是數年了。這個時間段說來不長,但要考慮到這是脫離地球,包括事故、疾病和心理危機等一切意外都得不到地球幫助,還有居留和建設中遇到的未曾預料的困難。

這還只是到距離不到一個天文單位的火星,再遠就要考慮宇航員老死在飛船上的情況了,飛船必須能供人類繁衍數代。

還有核動力的強烈輻射,要求飛船有很強的屏蔽能力,但這很笨重,而且人類對太空環境(包括危險的宇宙射線)的適應能力並未根本解決。


吳戈


從旅行者一號,到好奇者號火星探測器,都使用的是核燃料電池。注意,這裡把他們稱為核燃料電池,而不是核動力。目前的航天推進還是主要通過化學燃料火箭來實現。


核燃料電池,又叫放射性同位素電池。其早已在軍事、醫療、航天領域有了很多應用。密蘇里大學的研究團隊已經可以把核燃料電池做成一枚硬幣的大小。同等體積下,是普通電池的一百萬倍。

厲不厲害,然而放射性同位素嘛,必然其在衰變時釋放能量的速度不受外界干擾,一直不會變的。不能像鋼鐵俠那樣突然增大輸出上天開炮。這既是優點也是缺點,優點當然是蘊含很多能量,甚至能用幾百幾千年。缺點就是釋放比較緩慢,速率不可調。



如果要用核動力來推進,那麼需要利用核能將工質加速噴出去。這樣肯定需要在短時間內釋放大量能量。極限的情況下,就是在火箭屁股引爆一枚小型核彈。但是即使如此,不考慮是否能承受,飛船也難以獲得足夠的速度。

星際旅行所需要的能量,人類目前掌握的核能也不夠看。


所以現實一些的話,只有離子推進器結合核動力供電也許還有些看點。目前可以在小型探測器上應用,但即使是核動力,也缺電。過個幾百年,核聚變有突破的話,也許會有載人核動力飛船。


蛋科夫斯基


其實,你也可以想象,其實我們正在進行星際旅行。

而我們乘坐的這艘宇宙飛船,就是地球,這艘天然的宇宙飛船。而對於星際旅行,這樣的宇宙飛船才是真正完美的宇宙飛船,而我們正搭乘在這艘飛船上,已經飛行了上億年,只是就我們目前的技術而言,還沒有掌握控制它的動力源的能力而進行符合我們意志的星際旅行。所以目前我們還只是這飛船的乘客,而非駕駛員。這樣的宇宙飛船的優勢在於:1.它可以搭載的乘客眾多,2.它有天然的生存環境可以保證乘客旅行幾十億年,甚至更久,就生活在這艘宇宙飛船上。



你說的核反應堆,就是這艘宇宙飛船的動力,其實這個我們這艘宇宙飛船也具有,我們的大鍋爐就是太陽這個核反應堆。所以這艘宇宙飛船的結構,我想超出了大家的想象。但是我要說,這才是完美的,能夠更長時間,更遠距離飛行的宇宙飛船結構。


太陽這個核反應堆作為我們飛船的動力源——大鍋爐而存在。而地球就是這艘宇宙飛船的生活艙。那麼,有朝一日,當我們掌握了控制這艘宇宙飛船的動力源——太陽的時候(比如戴森球技術等),我們就可以駕駛著這艘太陽系號宇宙飛船飛離銀河系,飛向我們想去的地方了。甚至我們的掌控能力再強一點兒,我們將可以駕駛銀河系號、宇宙號等等宇宙飛船,那麼我們就會擁有更大的動力源,能夠做更長時間,更遠距離的星際旅行了。

因此,未來我們真正駕駛的巨型宇宙飛船就是太陽系號或者銀河系號。而我們人類所製造的那些宇宙飛船可以作為星系內的短途旅行而用。對於需要更快、更遠的旅行,那就是太陽系號或者銀河系號了。

當然,這中間會有非常非常多的技術問題要解決。比如以後我們可能會在飛行途中更換生活艙——地球,以及在不同的生活艙之間做短途的旅行,等等。


說不好我們常說的飛碟,就有點類似這樣的宇宙飛船。有可能外星人掌握了把像太陽系或銀河系這樣的星系變成像飛碟那麼大小的體積,而乘坐在上面,而進行快速的宇宙飛行了也未可知呢。


丙戌探索


以目前的技術造核動力的太空飛船困難還是很多的。

①在太空中如何推動飛船?目前的飛船動力都才有燃料燃燒,高速噴出氣體。根據動量守恆定律,飛船把氣體分子丟出去的同時,氣體分子會給飛船一個反作用力。核動力的不管是反應堆還是核電池,一般來說只能發電。以目前的技術,幾乎沒辦法在太空中依靠電能航行。(攜帶一些氣體或者液體(稱為工質),用電能把氣體或者液體加熱加速噴出去推動飛船差不多是現在的技術極限,如果要滿足長距離航行,攜帶的氣體或者液體數量會十分龐大,效率也沒比常規動力強多少)。還有一種實驗室中存在的em引擎,只要電能不需要工質就可以產生推力,目前其工作原理未知,推力也只夠推動一張A4紙。

②如果是載人飛船,還必須解決輻射問題。目前對核反應堆的輻射,幾乎只能採用厚水泥板或者鉛板隔離。,飛船上弄一個鉛板保護殼,重量大的離譜啊。即使現在所謂的小型化反應堆,基本重量都在10噸以上。

③仍然說載人飛船的事,核動力的優點就是能量密度高,所以主要用處是長時間航行,攜帶的生活物質應該儘量循環使用,遺憾的是,目前人家尚沒完成一個小的生物循環系統。各國建設了很多實驗系統,都只能延長崩潰時間而已。

④人員心理問題。飛船的空間是十分寶貴的,人員長時間在狹小空間是會出心理問題的。類比潛艇,世界上潛艇潛航記錄最高是中國保持的90天。實際上各國的核潛艇都能維持潛航90天以上的水平,重點還是人受不了。飛船可比潛艇還狹小呢。


浩然磨磨


先說是不是,再說為什麼。核反應堆的小型化是已成事實,有人甚至將其做到了硬幣大小。既然已經可以做小,也就意味著其反應堆具有了可以“上機”的能力,那為什麼人類還沒有造出可以飛得足夠快足夠遠的載人星際飛船呢?

不能實現的核動力星際旅行的原因有很多,其中核裂變反應堆對星際航行的幫助有限是最大問題;單從技術而言核動力也不能幫助星際旅行,因為聚變產生的是放射能,這種能量用來發電還差不多,給飛船提供推進動力,至少還需要等離子推進技術的突破才能實現。

為什麼說核裂變反應堆對星際航行幫助不大呢?最重要的一點,核裂變發動機所能提供的動力還是太小了。距離太陽最近的恆星,距離我們4.22億光年,這個距離是我們無法想象的,旅行者號跑了數十年,還沒跑到這個距離零頭的萬分之一。

核裂變動力雖然強,但是和這個距離比起來還是微不足道的,小型化的核裂變反應堆提供的能量不足以穿越這麼遠的距離。而且核燃料畢竟還是稀有,不像核聚變原料一樣到處存在。正真要解決星際航行的發動機,或許還是需要等核聚變技術的應用。

另外一點就是星際航行的其它條件還不成熟。這類超級大項目,僅由一個國家,就算是美國這樣的超級大國來完成,也是不現實的,必須要多國合作或者全世界合作。而目前世界上還沒有這樣的組織。在生態系統的維持方面,無論是在生理上還是心理上,人類還是做得不夠,我們能夠生活在小空間的時間還不夠久。

所以,星際航行真不是簡單的事情。至少,人類要先把地球上自己的問題解決好。


利刃巨透社


核反應堆小型化和安裝到宇宙飛船上的反應堆當然有很大的區別,宇宙飛船上的反應堆需要字無重力環境中使用,同時還可能遇到宇宙射線、高能粒子的干擾。一旦出現故障,維修就不方便了,可靠性要足夠高。目前小型化也只是安裝到大型艦艇上,比如航母、破冰船等,宇宙飛船還造不了這麼大。科學家估計一千年後人類必然是有能力離開太陽系的。不過,人類離開太陽系並不會依賴核聚變引擎。

核聚變雖強,但也只夠在太陽系內部轉轉,其動力尚不足以使人類跨越恆星之間那光年級別的距離,因此,一千年後的人類應該是利用了其他更加先進的引擎而離開了太陽系,比如曲速驅動之類的概念型動力裝置。目前人類的關注點依然在火星上,就現在來看,火星是一個荒蕪的不毛之地,但在幾十億年前,火星與地球一樣,也存在大氣層與海洋。那火星是如何變成現在這個樣子的?其直接原因就是火星磁場的消失,比起星際旅行,我們更希望能夠研究透火星,因為火星形成之初也地球一樣,擁有磁場。

但之後,火星的磁場消失了,結果,火星就暴露在太陽風的直接轟擊之下。如果我們連火星都搞不明白,就去星際旅行,那麼有可能連自己的家都保不住。實現星際旅行的基礎是對太陽系探索足夠深入,這樣才能實現星際旅行,畢竟太陽系也足夠大,飛到冥王星還得10年的時間,未來100至200年,人類還只能在太陽系內活動。


太空伊卡洛斯


其實說實話你送一樣東西到太空裡面所消耗的成本是十分巨大的,核反應堆,無論再怎麼想10噸重,這是最基本的,人不是說你看美國不是有一個大學生自己在家裡搞出來個核反應堆嗎?可我要告訴你,那個核反應堆輸出的功率小於它的輸入功率,你知道這什麼意思嗎?

十噸重的核反應堆輸送到太空裡面去。不僅是核反應堆的問題,而且要與之相匹配一個宇宙飛船也得匹配出來,與此同時,這艘宇宙飛船還需要滿足一個條件,那就是人在裡面的長期生活。星際旅行,按照愛因斯坦的說法,整個太空裡面運動速度最快的是光。但是即便是離整個太陽系最近的恆星星系那個距離,也得幾十光年,在這其中人要一直生活在這個宇宙飛船上那麼人,需要消耗多少的東西呢?即便是給他創造一個物質循環的機器,那麼在這其中物質的循環仍然還是需要大量的。空間去儲存並且還要給他提供相應的空間去容納他的物質循環的機器。

有人說我們傻呀,我們不去弄蟲洞啊,拜託蟲洞,那東西真要開發出來所需要的能量,我估摸著不是現在地球人所能承受的。要知道,想要的到什麼東西,就得付出什麼樣的代價,人類為了滿足自己現在的生活,需要的能量幾乎是原始人社會的幾十萬倍。與此同時也大的破壞我們環境生態系統。那麼如果說真的按照你說的說法,去搞一個星際旅行搞一個蟲洞,這其中投入的能量需要多麼巨大投入的時間需要多麼龐大頭技術需要多高技術門檻又需要什麼,你心裡都沒底。核反應堆,頂多就是解決你旅行之中的動力問題,他不會給你的旅行行程問題進行解決。

其實最重要的還是一個人的問題,宇宙飛行員在星際旅行的期間,整個人是處於一個相對封閉的空間,他面對的,一天到晚也就是那麼幾個人,看到的景色也是那幾個。那麼據科學研究表明,這樣的生存環境,很容易使生活在裡面的人類產生幻覺,甚至於精神崩潰。知道宇航員為什麼那麼遠難選嗎?原因就在於宇航員的精神首先得十分的強大。與此同時,人為了適應太空中的重力環境以及那樣的生存環境的空間和生存條件必須對自己的身體做出某些改變,外星人的形象,說實話,科學家心裡都是認可的,大大的眼睛退化的四肢肌退化的生殖能力。這就是人在長時間的太空旅行之下會造成的形象上的改變。我就問一句,你願意做這樣的改變嗎?

總之說來說去,這個世界只有一個地球,這個宇宙巨人類,現在所知,也只有一個地球好好愛護這個地球,我們就是生活在這的一份子,死也不會挪動一下我們的位置。


漩渦鳴人yy


本問答題目,“核反應堆早已小型化”,值得商榷,據本人瞭解的信息,核動力大至航母上用的,小至核子潛艦上用的,其體積也是很大的,一般非軍迷真的想像不到。

如同國產第一代導彈驅逐艦051系列,滿載排水量3750噸(本人登上163號退役後的南昌艦所知),在054a型4000噸級導致護衛艦大量服役的前提下,軍迷們普遍認為051驅逐艦太小了。但當本人登上163艦時,還是被震撼了,這艦真大啊!

以上展開,只是說明核動力反應堆,並非標題所說的早已小型化,對於宇宙飛船來說,其核動力反應堆還是個龐然大物,特別是體積、份量太重,不易安裝在宇宙飛船上,並將飛船發射升空。

倘若真似標題所指,那麼俄美包括中國開發的宇宙飛船上,早裝上核反應堆了,看看航天英雄楊利偉從天而降的飛船,才多大點面積啊!本人相信,即使該型國產飛船再擴容10倍,依然安裝不下標題所說的“早已小型化的核反應堆”。

正因為核反應堆並未真正小型化,所以,俄美中等航天大國的飛船尺寸還是偏小,沒有實現大型化,但目前似有大型化的趨勢,應該源自科學技術發展進步的助推作用。

因為核反應堆未小型化,所以,才無法制造大型化的宇宙飛船,實現星際旅行,這是最關鍵的因素。

此外,也是很關鍵的原因是,即使核反應堆實現了小型化,以當下的科技水平,依然無法實現星際旅行。

這裡面涉及到宇宙飛船的速度、飛行時間、飛行員壽命、飛行員生活包括性生活如何解決等問題,還有在茫茫太空旅行時,可能遇到的突發危機等許多不可預測的問題。

海軍艦艇連續在海上航行2-3個月,都會產生艦員精神出問題的問題,源自無聊無趣寂寞等原因,試想宇航員在宇宙飛船上待上數年、十餘年,人會變得怎麼樣,真的無法預測,會不會都出現精神問題。

所以,本人認為標題所說核反應堆早已小型化 ,確實值得商榷,當下尚無法制造大型宇宙飛船,實現星際旅行。


國平軍史


其實你瞭解了核反應堆的工作原理就知道為什麼不能了。

現階段的核反應堆主要是在閉環裡輸出能量然後對外機械做工,機械做工又推動航母前行,這一切都是在機械做工有介質的情況下實現的,比如航母的螺旋槳靠划水,飛機渦輪靠吸入空氣再噴射。

但是在宇宙真空狀態,既沒有水,也沒有空氣,那物體想要前進螺旋槳之類的就不行了,那就必須向反方向噴射氣體以產生相反的推力。這樣子一來,以現階段的核能技術要在宇宙中產生推力就只能直接向外噴射做工,但是現階段的科技還不能控制核反應向一個方向釋放能量,即使能控制了,那這種直接噴射的物質消耗也比現有的固體液體燃料的消耗少不了多少。這樣子一個飛船半個船都得是燃料,還是核燃料,從成本安全及回報來說都划不來,更不用說萬一星際相遇,能不能有還手之力呢。


科學三人行


星際中旅行依託的一大定理是動量定理,即需要損失質量,將一部分質量以相反的方向拋出,來實現持續的加速,現在靠的是化學反應生成高速相反的運動來實現航空其器的飛行。你說的核反應堆理論上是可以作為空間飛行的燃料的,但一定是核反應後生成高速粒子流,而且控制粒子流的方向朝一個方向。但是現在核能的利用主要還是以水作為介質進行各種能量轉化的。

實際上,別說核反應對,空間中還有太陽能,進行發電,但是我們用電時,發電不增加質量,用電不減少質量,所以是沒法改變動量的!


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