“好了，抛去那些跑题的思考。让我们继续回到载人宇宙航行上。问题的难处在于，当进行载人航天项目时，我们需要完成的轨道转换次数是四次，出去的时候两次，返程的路上还要两次。根据火箭公式可以得知，我们需要大约28倍的燃料载荷比来让宇宙飞船达到这一的速度。因此导致的载荷质量比增加幅度是累积的。如果一次轨道转化对应的载荷比是3倍，两次就是9倍，三次是27倍，以此类推，最终得到的质量载荷比就是81倍。”
“另外一个需要考虑的因素，霍曼转移轨道作为从木涅瓦到其他行星途径的基本特征。这是一个耗能较少的解决方案，但也有一个非常突出的缺点要花费太长时间。”
“霍曼转移轨道航程用时较长的原因，是宇宙飞船利用发动机加速的过程相对较短。对最小能量消耗的霍曼转移轨道飞行器而言，他大部分时间都在围绕太阳的轨道上自由转动，只有很少几次变速的时候例外。但是，加入我们想要去外星球度周末，然后还要及时返回，不耽误收看周一晚上的新闻联播，那么我们就需要拥有超常加速时间的飞船，也就是高能耗飞船。很容易就可以看出传统形式的火箭根本就无法胜任这样的任务。”
“假设有这么一艘幻想中的宇宙飞船，它可以持续保持一个加速度，以至于我们在整个航程中，都觉得自己是在正常重力环境下。那么我们需要考虑三个方面的问题：1旅程将会花多长时间？2我们在途中能够达到的最大速度是多少？3要输送1万吨载荷，需要花费多少燃料？”
“我们将主要以最后一条为标准，来评判不同推进系统的优劣。”
“我们的起点是大学一年级物理课讲到的公式，12方。也就是说，在匀加速运动过程中，物体移动的距离等于加速度乘以时间平方的一半。我假设在旅程开始时，飞船处于静止状态。那么，代入上式我们就可以得出。前往下一个临近殖民星球的时间，只需要2天。”
“如果使用更为简单的计量单位，那么在加速度为1情况下走完的距离所需的天数就是28根号。也就是说，只要持续实现1的加速度，恒星系就是你们的了。”
“去往临近殖民星球的最快速度是半程点上的速度，数值为86万米每秒。就算是这个最快速度，也仅仅相当于光速的02。要以这样的速度运送10吨载荷，而又选用了化学推进器的话，我们需要的燃料载荷比约为10的124次方，而这显然是不可能实现的。这种不可能性是物理意义上的，而不属于工程学的范畴。因为整个宇宙的质量，都不够你制造这艘飞船的。”
“化学推进器依靠燃料中的化学能来产生推动力，化学能是打破原有化学键形成全新分钟的过程中释放出的能量。换言之，就是某种化合物内部的原子重新组合，改变了彼此之间的相对位置。这就给所有化学反应能够释放出的能量设置了一个上限，因为他们仅仅来自不同原子之间的电势能。”
“我们可以通过预测两个相邻原子间作用力的方法，来估算1千克物质中蕴含的静电势。让我们进一步简化问题，把原子看作是相距r的两个电荷，r的数值等于原子之间的常见距离。这样计算的结果回避精确数值但误差并不是很大。方r”
“由此可以算出两颗原子之间的电势能约为10的19次方焦。因此每千克的固体中的电势能约为210的7次方焦。也就是说，化学能就这么多。”
“但是，质量中蕴含的能量可不是仅有这么一点点。事实上，质量本身就是一种形式的能量，根据爱因斯坦质能方程方可得，1千克质量相当于910的16次方焦，或者说是化学反应中释放出能量的10亿倍。”
“这里就要讲核能推进系统，也就是你们当前主流飞船正在使用的推进系统了。”
“世界上有两种核反应堆：裂变式和聚变式。在裂变反应堆中，由于种子被捕获，导致整个不稳定的原子核四分五裂。而在聚变反应堆中，矫情的原子聚合城较重的原子，由此释放出能量。”
“多数研究核动力推进系统的文章，都是用核反应堆加热氢气，然后从尾部喷出从而实现驱动。选用氢气的原因，是因为她是最轻的原子，在吸收同样的能量的情况下，能实现最高的喷射速度。”
“政府和科学家们就是由此开展了n计划，成功的将最初的变速幅度提高至34千米每秒。但因为喷射的速度还是不会超过8500米每秒，所以由此构建而成的飞船也是有速度上限的。”
“至于为什么是8500米每秒。反应堆可以把液态氢加热到2200，然后从尾部喷出产生推动力。最早的设计工作显示出了一些令人期待的特性，喷气速度达到8600s，是常规燃料小火箭最大喷射速度的近两倍。推理也相对较大，达到73000n。”
“使用核动力推进系统，肯定有它独特的优势。以此能够实现的喷射速度比传统化学推进器快两倍、五倍、乃至十倍。他们实际上也是目前你们能够想象的，唯一可行的大规模星际航行方式。”
“但是，即便是离你们最近的恒星
第613章 助教3[1/2页]