人类是如何实现星际空间航行的？

张为民I .光帆飞船——科学家浪费人民金钱的失败。长期以来，人们一直渴望摆脱对火箭的单一依赖，寻找新的动力方式，实现人类遨游太空的梦想。其中之一是制造太阳帆，利用太阳能进行太空航行。2004年8月，日本人研制的太阳帆发射升空，进行了高度为170公里的短期亚轨道实验，开启了长度约为65438公里的两次亚轨道实验。目前，美国国家航空航天局也在进行太阳帆航天器的研究，并做了大量的试验工作，以选择制造太阳帆的材料，还讨论了如何发射和如何在太空部署太阳帆。美国预测将于2010年启航的太阳帆飞船将行驶15年以上，飞行37亿公里到达太阳系边缘。早在400年前，著名天文学家开普勒就设想了仅依靠太阳光的能量，不携带任何能量，使航天器在太空中疾驰的可能性。他曾经指出，彗星冒烟的尾巴在阳光的影响下“不断地颤动”。开普勒还计算了阳光可以为航天器提供的特定推力。但直到1924年，俄罗斯航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和他的同事赞德才明确提出“宇宙速度可以通过太阳光照射在一面巨大的薄镜子上产生的推力来获得”。正是Tsander首先提出了太阳帆的想法，太阳帆是一种用硬塑料包裹的超薄金属帆，它成为了今天建造太阳帆的基础。1984年，美国休斯飞机公司研究实验室的物理学家罗伯特·l·福沃德(Robert L. Forward)在其具有里程碑意义的论文中提出了利用古风帆技术进行星际旅行的设想。就像强风可以让帆船穿越海洋一样，强大的激光束也可以推动带着大帆的宇宙飞船遨游太空。激光束击中船帆后，转化为动力，推动飞船前进。科学家设想利用太阳系中的激光为飞船提供动力，使其逐渐加速，奔向遥远的世界。与太阳光相比，聚焦的激光束可以将帆船推向阿尔法人马座太阳系甚至更远，因为激光束不会像太阳光一样随着距离的增加而发散和减弱。根据Forward的想法，Frisbie向55星的天蝎星描述了人类的旅行计划。他用600英里宽的铝膜“帆”来推进飞船，旅行舱位于“帆”的中间。竖立在地球轨道或月球表面的激光器产生的高能激光束，通过一面镜子聚焦在飞船的“风帆”上，推动飞船。激光将工作数年，以确保航天器达到其巡航速度。然后在飞船到达目的地前几年重启工作，帮助飞船减速。铝的熔点是65，438+0，220华氏度。弗里斯比提出了大尺寸“风帆”的设想，以解决“风帆”本身的散热问题，而“风帆”的过热是由高能激光束造成的。如果你计划在太空中组装航天器的“帆”，你应该使用更轻、更有弹性的材料。美国国家航空航天局·格伦研究中心的杰弗里·兰迪斯正在研究由铌(熔点为4490华氏度)或钻石(在3270华氏度时分解成石墨)制成的薄膜。高温材料可以承受光斑更小但能量密度更高的激光束的照射。钻石“帆”与弗里斯比的铝制“帆”功能相同，但它使航天器加速更快，缩短了星际旅行的时间。如果用激光束帮助人类飞向天蝎座55，激光的输出功率将是不可思议的。根据弗里斯比的估计，推进飞船所需的激光稳定能量输出应该达到17000万亿瓦。为了实现如此巨大的能量输出，弗里斯比提出用一种特殊的装置来集中太阳能来泵浦激光，也就是说，激光在太阳的作用下产生一束会聚的、相干的高能光束。事实上，美国芝加哥大学的物理学家已经展示了一种新的系统，可以将普通光的密度增加84000倍。到目前为止，工程师们已经开发出了一种简单的太空帆船，但它使用太阳能而不是激光束来提供动力。在接下来的几个月里，行星协会(一个太空爱好者的私人组织)计划推出它的第一艘太阳能帆船。这艘“帆船”被命名为Cosmos 1，重50磅，其镀铝“帆”宽100英尺。“帆船”计划于2005年由潜艇从北冰洋的巴伦支海下水。离开大气层后，阳光会将其推入更高的轨道。“宇宙1”太阳帆飞行器于2005年6月21日进入太空，在随后的几天里展开了美丽的帆体。这是人类几千年来第一次成功有效地利用太阳能飞行。这种由太阳光推动的航天器，并不是通过我们常见的地面火箭发射方式带入太空，而是通过潜艇水下发射的独特形式开始其航程。它在发射前四周被带到俄罗斯摩尔曼斯克附近的Sevomorsk海军基地。在随后的四周时间里，在对风帆进行测试并安装和充电电池设备后，它被放置在三级“波浪”火箭的弹头中。发射前三天，火箭被运送到俄罗斯“达尔塔”III战略核潜艇上，它躺在潜艇里等了半天发射时间，开始在巴伦支海为发射航行。2005年6月21日，“浪潮”火箭从潜艇发射约20分钟后，火箭第三级脱落。此时“宇宙1”应该进入距离地球512英里的轨道。37分钟后，太阳帆打开了。在短短一天内，“宇宙1”将加速到195英里每小时，同时，随着速度的不断加快，飞船将进入离地球更远的轨道。“宇宙1”还带有一张光盘，很多发明家都在这张光盘上留下了自己的话。其中一位科学家是这样说的:“我们的祖先很早就学会了制造船帆，以便利用大自然的风，在大海中航行，来弥补他们划船动力的不足。虽然我们现在无法知道前人的名字，但我们尊重他们的聪明和勇气。正是他们的开拓精神，让我们探索如何在浩瀚的宇宙中寻找航行的风帆，于是有了‘宇宙1’的结果。”“宇宙1”的关键是如何利用宇宙中的自由力量。“宇宙1”就是用船帆感受阳光的微弱压力，从而不断提高自己的速度和高度。这种帆由八个超薄的三角形太阳帆组成，它们使用从太阳接收的能量来支持其飞行。这八块太阳帆每块长14米，是一个类似风车的组合。阳光的压力很小。之所以在最强的阳光下我们感觉不到任何压力，是因为这个力在一平方公里的面积内只有9牛顿。它的优点是不会被耗尽。与火箭和航天飞机已经迅速消耗的燃料相比，阳光是无穷无尽的动力之源，将永远推动“宇宙1”前进。因为这些船帆是由轻薄的聚酯薄膜制成，感光效果非常好，在接受阳光照射后，一点微小的力就能推动它们前进。把太阳变成推力的宇宙1最神奇的是它的不断加速。如果顺利的话，它进入太空展开风帆1天后，速度会增加160km。宇宙1经过100天，速度可以达到16000km。如果能飞三年，速度就提高到160000。如果用于探测冥王星，不到五年就可以实现，而美国国家航空航天局利用普通航天器探测冥王星的“地平线计划”预计需要十几年。对此，“宇宙1”项目的主要负责人弗里德曼教授表示，测试飞行器的目的是寻找一种新的星际飞行工具。由于其飞行依靠太阳帆获取能量，飞行器进入太空时将不需要携带燃料，因此这也将是飞行器长期在恒星之间飞行的有效技术方法。作为世界上第一艘由太阳能驱动的太阳帆飞船，宇宙一号搭载着人类实现星际航行的梦想于21发射升空，但很快与地面失去联系。2005年6月23日，负责“宇宙一号”飞行计划的美国行星协会承认，这艘太阳帆飞船存活的希望几乎为零，很可能在发射不久后坠毁。美国行星协会发表声明称，“在过去的24小时内，俄罗斯航天局做出了一个假设性的结论，即搭载宇宙一号的维尔娜火箭在发射的第一阶段出现了故障。这意味着我们失去了宇宙1号。”声明说，“从其他渠道获得的一些不一致迹象”显示，“宇宙1号”可能没有坠毁，而是进入了比原计划更低的轨道。然而，美国行星协会认为，飞船进入另一个轨道的可能性“可能非常小”。“宇宙1号”于21在巴伦支海下由俄罗斯导弹核潜艇“鲍里索格列布斯克”号准时发射升空，踏上太空之旅。起初，地面接收到的多普勒信号显示一切正常，但大约20分钟后，飞船在轨，发动机点火时，地面控制站突然接收到不规则的混沌信号，随后与飞船失去联系。俄罗斯北方舰队的军官后来透露，宇宙一号可能是由于助推火箭发动机熄火而坠毁的。轻帆飞船的风险:很可能变成一个火球，消失在茫茫太空中。虽然设计轻巧高超，但据设计者称，风险始终存在:由于每个太阳帆只有0.005毫米厚，而且由于聚酯薄膜被太阳的高热烘烤，很容易融化成高速火球，在飞行几个月后消失在太空中。太阳帆的工作原理是帆反射来自它的太阳光(光子)。因为力是相互的，当太阳帆把光子“推”回去的时候，光子也会反作用于太阳帆。正是这种反作用力推动飞船前进。美国国家航空航天局喷气推进实验室太阳能帆船负责人Hopi Price认为，这种无需燃料的推进方式将开辟一种星际旅行的新方式。但由于太阳光随着距离的增加而减弱，太阳能帆船远离太阳后将无法前进。轻帆的姿态控制相当困难，没人知道有多稳。控制者只能遥控它用看不见的无线电波瞄准太阳。一旦出现技术问题，太阳帆可能会被太阳“吹”到一边，从此迷失方向。如果使用阳光，缺点很明显。首先，轻帆的推重比极小。其次，当使用光帆的飞行器远离太阳时，太阳光的强度会越来越低，压力会越来越小，直到可以忽略不计，光帆不再受压加速。鉴于上述弱点，自20世纪80年代以来，人们提出了一些解决这些问题的方法。这个想法是在环绕地球的轨道上，或者环绕太阳的轨道上，甚至在月球上，安装一组激光器或者微波发射器，用它们的动力推动光帆。因为人工方式比太阳光更能集中能量，所以效果比太阳光好很多，可以解决深空导航的问题。美国国家航空航天局最近的研究称，这种飞行器的速度最终可以达到1/10(约每秒30000公里)，还有一种更乐观的观点认为，它可以达到光速的一半。罗伯特·福沃德是第一个提出用激光航行的人。但他用1000 km镜头，产生65438+吉瓦激光，1000 km风帆的想法很壮观，但确实缺乏可操作性。这种航行方式遇到的一个困难是，激光束在这么远的距离上传播会很大，这也是罗伯特·福沃德建造巨型帆的原因。而激光技术要想瞄准几百万公里外的目标，必须大力发展。如果掌握了激光帆技术，那么人类就再也不用担心长途飞行的燃料问题了。此外，通过巧妙的设计，当飞船到达目的地时，带有旅行模块的“风帆”中间部分将与“风帆”分离，没有中间部分的“风帆”将激光束聚焦在旅行模块上，帮助其减速。根据弗里斯比的研究，激光“风帆”飞船的速度可以在不到10年的时间内达到光速的一半。如果使用直径为200英里的激光帆，我们可以在12.5年内到达阿尔法人马座。凭借600英里宽的激光帆，需要86年才能与天蝎座55中的类地行星相遇。在太阳帆10年的飞行中，如何解决航天员的医疗、吃喝、性爱、排便？如何避免流星、陨石、彗星的撞击伤害？怎么减速？如何落地？怎么还？怎么转？如何避免被外星生物捕获？如何避免外星病毒的入侵？如何不孤独？如何保持星际通讯？光帆飞船是科学家浪费人和钱的失败。光帆飞船是不可能进行载人飞行的。然而，在开发光帆飞船的过程中，可以开发强大的死亡射线光子武器。第二，张为民的广义物质理论可以预言，由普通亮物质组成的生物体在太空航行中可以采用以下四种捷径:1，将飞船本身转化为柔软的暗物质，使亮物质不再成为飞行过程中的障碍。所以可以通过特殊的能量控制它进行太空航行，到达目的地后再转化为普通物质。因为软暗物质不受亮物质引力的影响，所以软暗物质航天器没有地球引力、自身惯性力和曲线运动的离心力。因此，将飞船本身转化为软暗物质后，飞船可以利用动力系统从特殊的能量控制快速加速到V2 = 11.2km/s的第二宇宙速度，飞出地球大气层，飞船在软暗物质状态下高速运动时不会与大气层发生摩擦。这样的太空航行还是有很大希望的。我们的一些气功大师不是已经可以利用生物学的思想将普通物质转化为暗物质了吗？只要我们能够聚集特殊的能量，或者将其他形式的能量转化为这种未知的特殊能量，由计算机或人体将其放入芯片中进行控制和应用，就可以驱动飞船以我们头脑想象的速度以任意速度甚至超光速飞行。这次飞行的关键是永久精确地控制特殊能量的应用和飞船的速度。如果特殊能量在超光速飞行中突然失控，使飞船变成普通物质，飞船可能会因质量膨胀而毁灭。2.在宇宙中，大量暗物质的定向运动形成了许多宇宙能量流——暗物质河。就像海洋中有洋流一样，能量流有大有小，有快有慢，可以分为几类。如果我们能找到能量流，我们就可以带着它在太空中旅行，所以空间能量流可以被称为太空导航领域的“星际飞行走廊”。在这些“走廊”中有一些特殊的能量。飞船一进入星际飞行走廊，马上变成柔软的暗物质，以思维想象的速度飞行。当然，它能飞得比光还快。进行这种星际航行，首先要搞清楚宇宙能量流在楚的位置，画出宇宙能量流网络图，就像地球上的铁路网或公路网一样，从而制定飞行路线。这种太空飞行模式最危险的地方就是进入能量流和离开能量流的时候。此时，如果速度控制不好，飞船在亮物质和软暗物质之间转换时容易发生事故，甚至有可能发生船毁人亡的情况。3.喷气式宇宙飞船。这是一种可以多角度发射光子或电磁波的飞行器。当飞机向单一方向发射光子或电磁波时，飞机向相反方向运动，就像火箭是喷火飞机，喷气式飞机是喷气飞机一样。根据动量守恒定律反向推进飞行的原理。只是火箭需要消耗大量的化学燃料，喷出的火焰速度不够快；喷气式飞机需要消耗大量的航空汽油，热气不够快。根据动量守恒定律，喷出物质的质量和速度越大，飞行器获得的反推力就越大，喷射1 kg的光获得的推力相当于以1 km/s的速度喷射300吨气体获得的推力，由于光速是亮物质的速度极限，所以喷气式飞行器是最高效的推进飞行器。一架可以多角度喷射光子或电磁波的飞机，可以快速加速，也可以快速转弯。喷气式飞机可以实现飞碟立即停止或起飞的功能。4.利用“空间-物质”转换器实现空间导航。这是一个更好的计划，但是如果机器在路上坏了，飞船就会变成一颗人造流星，消失在宇宙中。既然很多飞碟似乎都是以这种方式在宇宙中突飞猛进的飞行，那我们就再来关注一下这种太空飞行模式。广义物质理论认为宇宙中所有的客观实在都是能量，能量有四种基本存在方式:空间、场、普通物质和暗物质。既然宇宙充满了能量，那么就有可能在没有能量的情况下进行太空航行，而是随意取用。方法是做一个三等永动机，比如“空间-物质”转换器，安装在飞行器的外壳上，这样飞行器的运动就不需要能量了。只要把“前方”的空间转换成光，飞机就可以因为前面空间的损失而不需要时间从一个位置跳到前一个位置。飞机向前跳跃，而不是匀速直线运动。这个飞碟使用“空间-物质”转换器的速度取决于它的“空间-物质”转换器的功率。只要转换器的功率足够高，飞机的速度就可以达到甚至超过光速。由于这种运动方式不影响飞行器物质与外太空的能量交换，所以速度对飞行器质量的影响不大。因为这个飞碟的推进方式很奇怪，惯性对运动的影响很小。当“空间-物质”转换器在不同角度开启时，飞行器可以随意改变速度和方向。比如阿诺德龙飞碟事件发生在1947。肯尼斯·阿诺德是美国爱达荷州博伊西市一家消防公司的老板。他是一个拥有私人飞机并能驾驶飞机的人。1947年6月24日，他在自己驾驶的飞机飞行过程中，目击了9个飞碟状飞行物编队飞行。飞机降落后，他立即向有关方面报告。他陈述的基本内容是:“1947年6月24日下午，我乘飞机从切哈里什起飞，大约在15飞到雷尼尔山附近。几天前一架C-46军用飞机在那里失踪了。我决定花些时间去找它。我爬到3500米去观察巨大的山谷，也许飞机就是在那里坠毁的。...我正在观察地面，突然左边一些闪光的物体引起了我的注意。于是我的眼睛顺着光源，发现了九个非常耀眼的圆盘状的东西...每一个飞行物都向前跳跃，就像一个漂浮在水面上的盘子。...它们以板的形式飞行。”阿诺德认为他看到了一系列九个物体，其中一个发出可怕的蓝色闪光。如果我们把阿诺德的由一系列九个飞碟组成的飞碟编队整体称为龙飞碟，那么1947年美国爱达荷州的阿诺德事件就是美国最早报道的龙飞碟事件。1947的阿诺德龙飞碟事件几乎被所有美国报纸报道，引起了世界性的飞碟热。后来，有关发现飞碟的报道纷至沓来，各国政府和非政府组织也组织了对飞碟目击事件的调查和研究。“1947 . 6 . 24”UFO像青蛙一样向前跳跃，阿诺德看到的UFO是一种利用“空间-物质”转换器飞跃式飞行的航天器。因为飞碟向前跳跃的加速度特别大，当超过8G (8倍地球重力G的加速度，G=9.8m/s2)时，地球上的人类就会流血致死。因此，飞碟在飞行时必须将乘客转化为准特定物质，以保护人类免受巨大加速度的伤害。“空间-物质”转换器在飞行器运动过程中获得的光可以直接用于飞碟内部的能量消耗，多余的光可以耗散或储存作为光源。如果把“空间-物质”转换器得到的光往某个方向一喷，飞行器就会被光以非常高的加速度加速飞行，瞬间就能飞得无影无踪。这时，飞机是喷气式飞机。飞碟的“空间-物质”转换器工作时，不仅将空间转化为光，还将附近的场转化为光，使飞行器不受外场影响，但可以影响外场。因为我们不能吸收所有转化的光，所以释放出一部分光，使飞碟表面发光。因为飞碟发出的光是不均匀的，所以看起来飞碟是边旋转边飞行。事实上，飞碟的主体并没有旋转。是飞碟发出的光让目击者看起来好像飞碟在旋转飞行。