核反应堆早已小型化,为什么不造宇宙飞船,实现星际旅行?

美吃记


先说是不是,再说为什么。核反应堆的小型化是已成事实,有人甚至将其做到了硬币大小。既然已经可以做小,也就意味着其反应堆具有了可以“上机”的能力,那为什么人类还没有造出可以飞得足够快足够远的载人星际飞船呢?

不能实现的核动力星际旅行的原因有很多,其中核裂变反应堆对星际航行的帮助有限是最大问题;单从技术而言核动力也不能帮助星际旅行,因为聚变产生的是放射能,这种能量用来发电还差不多,给飞船提供推进动力,至少还需要等离子推进技术的突破才能实现。

为什么说核裂变反应堆对星际航行帮助不大呢?最重要的一点,核裂变发动机所能提供的动力还是太小了。距离太阳最近的恒星,距离我们4.22亿光年,这个距离是我们无法想象的,旅行者号跑了数十年,还没跑到这个距离零头的万分之一。

核裂变动力虽然强,但是和这个距离比起来还是微不足道的,小型化的核裂变反应堆提供的能量不足以穿越这么远的距离。而且核燃料毕竟还是稀有,不像核聚变原料一样到处存在。正真要解决星际航行的发动机,或许还是需要等核聚变技术的应用。

另外一点就是星际航行的其它条件还不成熟。这类超级大项目,仅由一个国家,就算是美国这样的超级大国来完成,也是不现实的,必须要多国合作或者全世界合作。而目前世界上还没有这样的组织。在生态系统的维持方面,无论是在生理上还是心理上,人类还是做得不够,我们能够生活在小空间的时间还不够久。

所以,星际航行真不是简单的事情。至少,人类要先把地球上自己的问题解决好。


利刃巨透社


从旅行者一号,到好奇者号火星探测器,都使用的是核燃料电池。注意,这里把他们称为核燃料电池,而不是核动力。目前的航天推进还是主要通过化学燃料火箭来实现。

核燃料电池,又叫放射性同位素电池。其早已在军事、医疗、航天领域有了很多应用。密苏里大学的研究团队已经可以把核燃料电池做成一枚硬币的大小。同等体积下,是普通电池的一百万倍。



厉不厉害,然而放射性同位素嘛,必然其在衰变时释放能量的速度不受外界干扰,一直不会变的。不能像钢铁侠那样突然增大输出上天开炮。这既是优点也是缺点,优点当然是蕴含很多能量,甚至能用几百几千年。缺点就是释放比较缓慢,速率不可调。


如果要用核动力来推进,那么需要利用核能将工质加速喷出去。这样肯定需要在短时间内释放大量能量。极限的情况下,就是在火箭屁股引爆一枚小型核弹。但是即使如此,不考虑是否能承受,飞船也难以获得足够的速度。

星际旅行所需要的能量,人类目前掌握的核能也不够看。

所以现实一些的话,只有离子推进器结合核动力供电也许还有些看点。目前可以在小型探测器上应用,但即使是核动力,也缺电。过个几百年,核聚变有突破的话,也许会有载人核动力飞船。


蛋科夫斯基


“星际”是一个太宽泛的概念,行星之间飞行可以叫星际,在由恒星、行星等组成的星系(比如太阳系)之间飞行也可以叫,但这些旅程的距离存在天文数字的差距。比如地球与太阳间的平均距离称为一个“天文单位”(约等于1.496亿公里),一般用来衡量太阳系内行星间的距离。美国1977年发射的探测器“旅行者1号”就装有核动力(放射性同位素),它2012年飞出太阳系,用了36年,距太阳也才121天文单位。

太阳系外的距离就要以“光年”来衡量了,一光年约等于63240天文单位,而已知距太阳系最近的恒星距我们约4.22光年。即使以接近光速的速度,穿越银河系也要十万年以上。

而且,“旅行者1号”的核装置并不提供它前飞的动力,而主要是用来给设备供电,它的飞行主要是利用太阳系内各种行星的引力,被拉、拽、甩出去的。

以这种办法,如果换成载人飞船,飞到火星单程也要250天,由于火星上没有后勤支持,还要携带返程的燃料和所需的一切,因而这种旅程最好的办法是去了就留下来建设当地,形成居留条件和返回地球的条件,这样的时间就是数年了。这个时间段说来不长,但要考虑到这是脱离地球,包括事故、疾病和心理危机等一切意外都得不到地球帮助,还有居留和建设中遇到的未曾预料的困难。

这还只是到距离不到一个天文单位的火星,再远就要考虑宇航员老死在飞船上的情况了,飞船必须能供人类繁衍数代。

还有核动力的强烈辐射,要求飞船有很强的屏蔽能力,但这很笨重,而且人类对太空环境(包括危险的宇宙射线)的适应能力并未根本解决。


吴戈


核反应堆小型化和安装到宇宙飞船上的反应堆当然有很大的区别,宇宙飞船上的反应堆需要字无重力环境中使用,同时还可能遇到宇宙射线、高能粒子的干扰。一旦出现故障,维修就不方便了,可靠性要足够高。目前小型化也只是安装到大型舰艇上,比如航母、破冰船等,宇宙飞船还造不了这么大。科学家估计一千年后人类必然是有能力离开太阳系的。不过,人类离开太阳系并不会依赖核聚变引擎。

核聚变虽强,但也只够在太阳系内部转转,其动力尚不足以使人类跨越恒星之间那光年级别的距离,因此,一千年后的人类应该是利用了其他更加先进的引擎而离开了太阳系,比如曲速驱动之类的概念型动力装置。目前人类的关注点依然在火星上,就现在来看,火星是一个荒芜的不毛之地,但在几十亿年前,火星与地球一样,也存在大气层与海洋。那火星是如何变成现在这个样子的?其直接原因就是火星磁场的消失,比起星际旅行,我们更希望能够研究透火星,因为火星形成之初也地球一样,拥有磁场。

但之后,火星的磁场消失了,结果,火星就暴露在太阳风的直接轰击之下。如果我们连火星都搞不明白,就去星际旅行,那么有可能连自己的家都保不住。实现星际旅行的基础是对太阳系探索足够深入,这样才能实现星际旅行,毕竟太阳系也足够大,飞到冥王星还得10年的时间,未来100至200年,人类还只能在太阳系内活动。


太空伊卡洛斯


核反应堆可以分为核裂变和核聚变,我们现在所说的核反应堆装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。目前科学家们还在进行核聚变反应堆的研究,也就是小太阳的研究工作。

核聚变和核裂变都有优缺点,核聚变是利用氢同位素的原子核变化,瞬间释放出大量的能量,没有任何污染,这也是太阳燃烧的原理。但是有几大难题,第一是点火需要超级高温来触发核聚变的发生,需要核裂变原子弹产生的瞬时高温来激发,比较复杂。目前,世界上最大激光输出功率达100万亿瓦,足以"点燃"核聚变。除激光外,利用超高额微波加热法,也可达到"点火"温度。世界上不少国家都在积极研究受控热核反应的理论和技核聚变爆炸会产生瞬时巨大的能量,第二是这部分能量的储存和利用还是一个问题。第三,找到能够承受瞬时高温的材料和设备,这同样也是巨大的考验。核裂变是原子弹爆炸的原理所在,因为缓慢地释放能量,所以一般使用在核电站的建设中,但是核裂变有风险。一旦出现泄漏会将放射性物质传播到空气土壤中,会对环境造成极大的污染,会对人体的健康造成极大的损伤。

总而言之,这两种核反应都可以产生巨大的能量,人类需要面对的最大问题是设计一种装置,去操控它,充分利用核反应带来的好处,规避其不足之处。


科坛春秋精选


以目前的技术造核动力的太空飞船困难还是很多的。

①在太空中如何推动飞船?目前的飞船动力都才有燃料燃烧,高速喷出气体。根据动量守恒定律,飞船把气体分子丢出去的同时,气体分子会给飞船一个反作用力。核动力的不管是反应堆还是核电池,一般来说只能发电。以目前的技术,几乎没办法在太空中依靠电能航行。(携带一些气体或者液体(称为工质),用电能把气体或者液体加热加速喷出去推动飞船差不多是现在的技术极限,如果要满足长距离航行,携带的气体或者液体数量会十分庞大,效率也没比常规动力强多少)。还有一种实验室中存在的em引擎,只要电能不需要工质就可以产生推力,目前其工作原理未知,推力也只够推动一张A4纸。

②如果是载人飞船,还必须解决辐射问题。目前对核反应堆的辐射,几乎只能采用厚水泥板或者铅板隔离。,飞船上弄一个铅板保护壳,重量大的离谱啊。即使现在所谓的小型化反应堆,基本重量都在10吨以上。

③仍然说载人飞船的事,核动力的优点就是能量密度高,所以主要用处是长时间航行,携带的生活物质应该尽量循环使用,遗憾的是,目前人家尚没完成一个小的生物循环系统。各国建设了很多实验系统,都只能延长崩溃时间而已。

④人员心理问题。飞船的空间是十分宝贵的,人员长时间在狭小空间是会出心理问题的。类比潜艇,世界上潜艇潜航记录最高是中国保持的90天。实际上各国的核潜艇都能维持潜航90天以上的水平,重点还是人受不了。飞船可比潜艇还狭小呢。


浩然磨磨


其实,你也可以想象,其实我们正在进行星际旅行。


而我们乘坐的这艘宇宙飞船,就是地球,这艘天然的宇宙飞船。而对于星际旅行,这样的宇宙飞船才是真正完美的宇宙飞船,而我们正搭乘在这艘飞船上,已经飞行了上亿年,只是就我们目前的技术而言,还没有掌握控制它的动力源的能力而进行符合我们意志的星际旅行。所以目前我们还只是这飞船的乘客,而非驾驶员。这样的宇宙飞船的优势在于:1.它可以搭载的乘客众多,2.它有天然的生存环境可以保证乘客旅行几十亿年,甚至更久,就生活在这艘宇宙飞船上。


你说的核反应堆,就是这艘宇宙飞船的动力,其实这个我们这艘宇宙飞船也具有,我们的大锅炉就是太阳这个核反应堆。所以这艘宇宙飞船的结构,我想超出了大家的想象。但是我要说,这才是完美的,能够更长时间,更远距离飞行的宇宙飞船结构。

太阳这个核反应堆作为我们飞船的动力源——大锅炉而存在。而地球就是这艘宇宙飞船的生活舱。那么,有朝一日,当我们掌握了控制这艘宇宙飞船的动力源——太阳的时候(比如戴森球技术等),我们就可以驾驶着这艘太阳系号宇宙飞船飞离银河系,飞向我们想去的地方了。甚至我们的掌控能力再强一点儿,我们将可以驾驶银河系号、宇宙号等等宇宙飞船,那么我们就会拥有更大的动力源,能够做更长时间,更远距离的星际旅行了。



因此,未来我们真正驾驶的巨型宇宙飞船就是太阳系号或者银河系号。而我们人类所制造的那些宇宙飞船可以作为星系内的短途旅行而用。对于需要更快、更远的旅行,那就是太阳系号或者银河系号了。


当然,这中间会有非常非常多的技术问题要解决。比如以后我们可能会在飞行途中更换生活舱——地球,以及在不同的生活舱之间做短途的旅行,等等。

说不好我们常说的飞碟,就有点类似这样的宇宙飞船。有可能外星人掌握了把像太阳系或银河系这样的星系变成像飞碟那么大小的体积,而乘坐在上面,而进行快速的宇宙飞行了也未可知呢。


丙戌探索


本问答题目,“核反应堆早已小型化”,值得商榷,据本人了解的信息,核动力大至航母上用的,小至核子潜舰上用的,其体积也是很大的,一般非军迷真的想像不到。

如同国产第一代导弹驱逐舰051系列,满载排水量3750吨(本人登上163号退役后的南昌舰所知),在054a型4000吨级导致护卫舰大量服役的前提下,军迷们普遍认为051驱逐舰太小了。但当本人登上163舰时,还是被震撼了,这舰真大啊!

以上展开,只是说明核动力反应堆,并非标题所说的早已小型化,对于宇宙飞船来说,其核动力反应堆还是个庞然大物,特别是体积、份量太重,不易安装在宇宙飞船上,并将飞船发射升空。

倘若真似标题所指,那么俄美包括中国开发的宇宙飞船上,早装上核反应堆了,看看航天英雄杨利伟从天而降的飞船,才多大点面积啊!本人相信,即使该型国产飞船再扩容10倍,依然安装不下标题所说的“早已小型化的核反应堆”。

正因为核反应堆并未真正小型化,所以,俄美中等航天大国的飞船尺寸还是偏小,没有实现大型化,但目前似有大型化的趋势,应该源自科学技术发展进步的助推作用。

因为核反应堆未小型化,所以,才无法制造大型化的宇宙飞船,实现星际旅行,这是最关键的因素。

此外,也是很关键的原因是,即使核反应堆实现了小型化,以当下的科技水平,依然无法实现星际旅行。

这里面涉及到宇宙飞船的速度、飞行时间、飞行员寿命、飞行员生活包括性生活如何解决等问题,还有在茫茫太空旅行时,可能遇到的突发危机等许多不可预测的问题。

海军舰艇连续在海上航行2-3个月,都会产生舰员精神出问题的问题,源自无聊无趣寂寞等原因,试想宇航员在宇宙飞船上待上数年、十余年,人会变得怎么样,真的无法预测,会不会都出现精神问题。

所以,本人认为标题所说核反应堆早已小型化 ,确实值得商榷,当下尚无法制造大型宇宙飞船,实现星际旅行。


国平军史


核反应堆对于现在的我们来说已经很厉害了,用来发电,核动力航母,核动力潜艇,让其能长久的运作。

但是想要用作宇宙飞船还是有点远,首先宇宙飞船要大,这就是一笔不小的开资。我们都看过科幻片,宇宙飞船可比航母还要大的多,对于现在的国家来说比较困难的。

再次就是速度,以我们现在的水平,宇宙飞船的速度还是太慢,想要实现星际旅行,时间和速度就是一个大关,每飞行到一个星球就要几年,甚至几十年才能到,一个人才有多少个几年,十几年,有多少人等的起。


所以现在谈星际旅行还有点为时过早。


次元电影院


看了大家的回答我也忍不住来枉自指点一番。

前面已经有人说了宇宙真空环境没有推进的“工质”,但其实也意味着没有摩擦力可以无限匀速运动。这么说的话只要飞船自带推进燃料,让飞船有个初始加速度就能一直往前飞了。另外我们目前使用的航行原理还是最基本的化学能推动飞船加速。使用化学能最简单,但受限于飞船的体积,我们所携带的燃料有限就无法把飞船加速到足够快来缩短飞行时间。但是理论上我们也已经接近开发出电能推动飞船加速了。相信随着核反应堆的更加小型化和电能推动空间发动机的理论走向现实,很快就能实现这一目标。

接下来才是最重要的问题。

星际飞行就是星球与星球之间的飞行。现在离我们最近的月球都要飞好久才能到。离我们第二近的火星也要飞几个月。那么我们如何在有限的飞船空间里渡过这几个月时间呢?这才是最大的问题。现在人类不断的在进行封闭环境下的生存试验就是为了解决这一问题。但这种生态飞船即使做到可以提供自给自足,我们的航行时间又被飞行员的寿命所限制。解决这个困局我们又两个选择,1.延长驾驶人员寿命,手段可以通过人体冷冻休眠来实现,但现在技术上没有进展。2.我们让飞船更快就行了,这一点我们使用的化学推动发动机有瓶颈,目前也没有进展。我们只能耐心等待电能推动的发动机实现突破了。