我们如今可以打造出怎样的星际引擎?

501次阅读  |  发布于3年以前

这一概念有很大的潜力,同时完全处于现有的科学框架之内,无需依赖新的物理理论、或奇异的新型物质。如果核盐水火箭有朝一日真的成为现实,我们的飞行速度便可以达到光速的若干分之一。在人们提出的所有星际旅行方法中,核盐水火箭也许是最有可能实现、也最为极端的一种。

当铀原子被中子击中时,铀会变得不稳定,裂解为更轻的氪和钡,从而激发链式反应。这一过程会释放出大量能量。核盐水火箭中的水起到了慢化剂的作用,可以使链式反应持续进行下去。

当铀原子被中子击中时,铀会变得不稳定,裂解为更轻的氪和钡,从而激发链式反应。这一过程会释放出大量能量。核盐水火箭中的水起到了慢化剂的作用,可以使链式反应持续进行下去。

核盐水火箭以持续进行的核反应为基础。反应堆级别的铀以四溴化铀的形式、以2%的浓度溶解在水中,其中约20%至25%为铀-235,从而提供更多可发生核反应的裂变材料。这种铀盐(有时也可能是钋盐)便是“核盐水火箭”中“盐水”的部分。

总的来说,这种火箭的推进剂是一种铀盐水的混合物,可以在引擎中持续进行强劲的核反应。这种反应之所以能够发生,是因为当盐水处于一定浓度时,便会达到临界质量,由此产生能够自行持续下去的链式反应。反应产生的热量将水变成炽热的等离子体,为火箭提供推力。这种核火箭喷出的尾气温度可高达传统化学火箭的100倍,后者靠燃烧达到的温度约为3200℃。但利用效率更高、推力更强的引擎,温度可以远高于这一数字。

像这种效率极高、推力极大的引擎正是工程师梦寐以求的。因此一旦成功,核盐水火箭将成为有史以来最强大的火箭引擎,能量产出可高达700吉瓦。

利用反应堆级别的铀作为燃料,核盐水火箭只需短短数月便可抵达太阳系外层行星。而相比之下,利用现今的传统火箭,前往土星单程需耗费3至7年。核盐水火箭的排气速度约为每秒60000米,而传统火箭只有每秒4500米。然而,要想实现我们抵达遥远恒星的梦想,这个速度依然远远不够。核盐水火箭的速度要想达到光速的若干分之一,还需要把反应堆级别的铀替换成更强大的物质,比如武器级别的铀。这种铀中含有90%的铀-235,比用于探测太阳系的20%高得多。

碳化硼密度低、强度大,因此常被用于弹道学领域。它是硬度最大的材料之一,但之所以在核能领域得到广泛采用,主要是因为它的中子吸收能力、以及强大的化学稳定性。

碳化硼密度低、强度大,因此常被用于弹道学领域。它是硬度最大的材料之一,但之所以在核能领域得到广泛采用,主要是因为它的中子吸收能力、以及强大的化学稳定性。

假如一枚330吨的火箭携有3000吨盐水燃料,其中铀-235的含量为90%,那么排气速度可以达到每秒470万米,约为光速的3%。按照这一速度飞行,我们抵达半人马星座需要120年。

当然,这种火箭产生的热量也会成为它最大的缺陷。能经历如此高温和辐射的排气喷嘴一定要用极其坚固耐用的材料制成。那么,燃料罐是否也要用特殊的、能够吸收中子的材料制成呢,比如硼?如果没有硼来吸收多余的中子,燃料就会发生失控核反应。因此祖布林提议,用碳化硼制成长长的管道,让燃料通过这些管道泵入反应舱中、再发生链式反应。此外,为了让喷嘴和反应舱冷却下来,还需要用普通的水从这些部位表面流过,带走此处产生的热量。

但反应舱本身要用什么制成呢?什么样的材料才能承受住如此剧烈的能量反应?而祖布林指出,他设计的火箭中最关键的并不是材料,而是液体的流动。如果液体在反应舱中的流动速度保持在合适的水平,释放的能量便会大多集中在反应舱末尾,因此对材料本身不会造成太大压力。

与核盐水火箭相关的所有工程问题似乎都能用现有的科学知识解决。但由于目前尚未造出原型机,我们还无法确定祖布林提出的解决方案有多少能够成为现实。

另外,核火箭的本质决定了它在飞行过程中会不断散播放射性物质。因此在从地球刚进入太空时,该火箭不能使用核推进,否则会对周边区域造成污染。但一旦进入深空后,这就不是问题了,因为遥远的距离可以将放射性物质稀释到可以忽略的水平。即使刚从低地轨道上发射时,火箭排放物中原子的速度也足以脱离太阳的引力、飞出太阳系。即使有放射性物质落到地球上,数量也可以忽略不计。

核盐水火箭既没有违反1968年的《禁止核试验条约》(该条约规定不得在外太空中引爆核弹),又不属于炸弹或武器。此前的各类核推进系统(如猎户座计划)便是由于违反了这一条约而遭到驳回。

然而,这并不意味着核盐水火箭不危险、不冒进。光有这项技术还不够,核盐水火箭还需要借助类似激光加速系统等技术,才能离开地面、飞到距地球的安全距离之外。此外,由于大部分燃料都将用于加速过程,科学家还不确定该火箭即将抵达目的地时该如何减速。不过,这仍然是我们借助现有技术能创造出的最佳星际引擎,还可以用含有铀和钋的废弃核武器来制作。因此我们要回答的问题是,这些元素的最佳归宿究竟在哪里?是用在地球上、扩充我们的核军火库更好,还是带领我们飞向深空、寻找新的家园更好呢?(叶子)

推荐文章

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

Copyright© 2013-2020

All Rights Reserved 京ICP备2023019179号-8