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在探討實現(xiàn)星際宇宙飛行可能性的研究中，科學(xué)家提出了各種各樣的方案。
第一種方案是利用反物質(zhì)作為宇宙飛船的動力燃料
歐洲核子研究中心的科學(xué)家用加速器成功地制造出反氫原子。實驗獲得的反氫原子約存在了40納秒（1納秒為十億分之一秒）。美國物理學(xué)家杰拉德·史密斯近十幾年來一直在追尋反物質(zhì)，他認(rèn)為反物質(zhì)可作為燃料用于亞光速宇宙飛船。各種成對的粒子與反粒子一旦相遇，釋放出γ射線和π中間子及極大的能量。經(jīng)計算，要把質(zhì)量為1000千克的宇宙飛船加速到0．1倍光速，只需9千克的反物質(zhì)燃料。理論上說，粒子與反粒子消失時產(chǎn)生的能量是核裂變和核聚變的100倍。他利用歐洲核子研究中心的巨型加速器可在10分鐘里產(chǎn)生10億個反質(zhì)子。 |
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美國賓州州立大學(xué)設(shè)計的反質(zhì)子捕獲器 |
然而反質(zhì)子以0．1倍光速（不可思議的高速）飛迸，史密斯在反質(zhì)子的前方設(shè)置全金屬箔和氣體，以降低反質(zhì)子的速度，力圖將反質(zhì)子封閉在一個用磁場構(gòu)成的容器內(nèi)。如果他獲得成功，10分鐘里就能富集到100萬個左右的反質(zhì)子。遺憾的是，100萬個反質(zhì)子作為火箭燃料實在是杯水車薪。即使史密斯提出的新設(shè)施10年內(nèi)能問世，每年也只能生產(chǎn)出1微克反物質(zhì)，要把9千克反物質(zhì)火箭燃料弄到手，需要90億年。 |
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微波動力飛船
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第二種方案是用太陽帆實現(xiàn)太陽系外飛行
波普·佛沃德受美國航空航天局的委托，進(jìn)行利用反物質(zhì)可行性的研究。反物質(zhì)火箭必須使搭載的反物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，將超高溫能量向火箭后方噴出。佛沃德的結(jié)論是，對反物質(zhì)火箭來說，火箭的質(zhì)量和發(fā)動機(jī)的耐熱性是根本問題所在。1960年，他提出了“太陽帆”的構(gòu)想，即撐開巨大的鋁箔制成的帆，利用太陽風(fēng)推進(jìn)飛行。但利用太陽帆在恒星際間飛行存在重大的缺陷。離開太陽系后，帶電粒子流便變得稀薄，宇宙飛船在“無風(fēng)”的狀態(tài)下會停駛，利用太陽帆前往其他恒星顯然是不可能的。 |
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第三種設(shè)想是用激光束鼓起宇宙飛船的光帆
佛沃德了解到利用紅寶石產(chǎn)生的激光比太陽光更明亮，產(chǎn)生了一個新念頭：用激光束鼓起宇宙飛船的光帆由此獲得推進(jìn)力。此設(shè)想雖然具有無須搭載燃料的優(yōu)點，但是宇宙飛船依靠激光束獲得的推進(jìn)力實在小得無濟(jì)于事。要利用激光束來實現(xiàn)恒星際飛行，就必須有更強(qiáng)有力的激光束，光帆也必須大得超出想象。 |
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聚變推進(jìn)器
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佛沃德認(rèn)為，如果在水星軌道上利用太陽能設(shè)置約1000臺激光發(fā)射裝置，把這些激光束合為一股，就無需開發(fā)巨型激光發(fā)射裝置了。不過要獲得必要的推進(jìn)力，理想的激光發(fā)射裝置要比現(xiàn)在利用太陽能的激光發(fā)射裝置強(qiáng)大1000億倍！而且還得在土星附近設(shè)置巨大的透鏡，以糾正激光束的發(fā)散。光帆的直徑必須達(dá)到1000千米之巨。
美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的數(shù)學(xué)家埃得·貝爾布魯諾對此評價說：“這不過是異想天開?！?/FONT> |
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反物質(zhì)火箭
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第四種設(shè)想是利用粒子束
霍普·薩普林和達(dá)納·安得留提出了“粒子束設(shè)想”。他們認(rèn)為，宇宙飛船的光帆采用超導(dǎo)體制成的巨環(huán)更有效。超導(dǎo)體環(huán)可形成面包圈狀的磁場，粒子束射向磁場就會產(chǎn)生推進(jìn)力。如果在小行星上設(shè)置核聚變反應(yīng)堆，用超高溫加熱而等離子體化的氣體向一定方向噴射獲得粒子束。粒子束的缺點是很容易擴(kuò)散，但仍比激光束更具推進(jìn)力。根據(jù)安得留的計算，他的“粒子束設(shè)想”只需使用佛沃德構(gòu)想所需能量的六分之一，就能把載人宇宙飛船加速到三分之一的光速。不過，宇宙飛船的乘員必須耐受高達(dá)1000g的加速度?！傲Ｗ邮O(shè)想”中一個重大的不足是，前往恒星這樣遙遠(yuǎn)的地方，根本不可能傳遞能量，也就是說有去無回。 |
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近來形形色色的方案層出不窮。還有人提出了利用連接黑洞和白洞的“蟲洞”，以及使用反重力讓時間發(fā)生彎曲高速移動等方案。
當(dāng)然，他們中一些人只是異想天開，實現(xiàn)的可能性不大，但是利用反物質(zhì)和激光束等來實現(xiàn)恒星際宇宙飛行的設(shè)想，將來很有可能成為現(xiàn)實。
就人類目前的科技水平而言，恒星際宇宙飛行目前還不可能，人類還沒有掌握能實現(xiàn)這一夢想的具體知識和技術(shù)，恒星際宇宙飛行還得探索相當(dāng)長的時間。
（侯儒成根據(jù)Google網(wǎng)站材料及2003年2月19日《科技日報》報道編譯、整理。） |
