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为什么现在的宇宙飞船飞不出太阳系

发布时间：2016-09-01 09:38:03编辑：余斗阅读：(0)字号： 大 中 小

并不是飞不出去，只是速度太慢。光的速度大约每秒 30 万公里，假如宇宙飞船速度大约每秒 20 公里。如果认为太阳系半径为 2 光年(奥尔特云最外)，那么宇宙飞船要飞 3 万年才能飞出太阳系。如果到达比邻星等其他星球，大约要 6 万年以上。

为什么宇宙飞船飞得这么慢呢?

首先你要知道每秒 20 公里已经非常快了，地球上宏观物体一般只有化学火箭能达到这么快速度。牛顿力学告诉我们，要想获得快的速度，你得有力持续不断的推动。然而并不存在这样一个力恒久的推动火箭。火箭必须依靠反冲，换句话说，火箭必须携带燃料，往后喷出高速气体，才能获得反冲力使得自己前进。然而，高速气体的速度最快也就每秒几千米。由于火箭必须自带推进剂，所以通过计算得知，火箭的末速度和自身携带的推进剂成指数关系。换句话说，速度每提升一倍，火箭自重得增加好几倍。最后即便火箭携带整个地球质量的推进剂，也不能达到很快的速度。因而，客观上的火箭一般只能加速到几十千米每秒。

下图为理想火箭推进剂和末速度关系，遵循理想火箭方程：



ve 是高速气体速度，m0 为推进剂质量，m 为载荷，△v为速度变化，Propellant specific impulse 是比冲，也就是火箭发动机单位重量推进剂产生的冲量。一般在 200~400 左右。

横坐标为单级火箭推进剂和载荷质量之比。纵坐标为末速度(20000ft/s=6096m/s)，可见，单级火箭很难把载荷带到高速度(7km/s)，因而通常的火箭都是多级的。



顺便加上一副旅行者 2 号和新视野号的速度曲线，在一开始它们的速度都远超第三宇宙速度。但是由于太阳引力，这两个飞船速度都会逐步变慢，所以这两个飞船都使用了“引力弹弓”加速()。但是速度仍然会降到 20 千米每秒之下。



有没有办法实现高速飞船?

有的，但是不具备工程可行性。

目前两种办法是可能的，第一种是核动力飞船，但是目前的核动力飞船有很多局限，如果用核动力，那么核燃料储存，使用，辐射防护都是个非常大的难题，目前不具备工程可行性。

第二种就是用激光推动飞船，但是这要求飞船有很大的激光反射面，俗称光帆。这个光帆有多大呢?有人计算过，如果实现星际航行所需要的光速 1/3，激光反射面也就青海省大小。考虑到工程可能性和建设大功率激光电站的花费，这个也不现实。但是，如果不是推动大型飞船，而是质量很小的探测器，那还是很有可能的，比如霍金的“突破摄星”计划。然而，如果微型探测器太小，则很容易被星际尘埃干扰甚至摧毁。而且微型天线功率很小，也很难保持和我们的联络，很可能发射出去之后就不知所踪了。

有没有办法实现星际跃迁呢?科幻的想法，做做梦就好了～我想体验星际旅行，如何实现?

目前有很多太空题材的游戏，过几年之后 VR 大规模实现，那时候的游戏公司肯定会出好多太空题材的 VR 游戏，让你身临其境。

我该怎么做帮助未来星际旅行?

好好培养下一代，一个孩子成为科学天才，早日实现核聚变等高科技，第二个孩子努力积攒财富，因为太空探索无比烧钱，第三个孩子努力实现世界和平，别让人类还没出太阳系，就内斗死在了地球上。