[科普中国]-星际火箭

详细定义

由于星际火箭在星际轨道上飞行的时间很长 (往往以年计)，而且需要的推力不是很大，因此上面级火箭要用核动力发动机、电火箭等高性能非化学火箭。星际航行包括太阳系内的行星际航行及太阳系以外的恒星际空间的飞行。用现代火箭技术所能达到的速度 (20km/s左右) 可以飞出太阳系，但不能实现恒星际航行。航天器只有达到接近光速的速度，恒星际航行才有实际意义。要使航天器接近光速，必须把火箭的喷气速度提高到接近光速的水平，即采用粒子束芯反质子发动机的末级火箭，也有人把这种火箭称为光子火箭。1

受力分析星际火箭在星际空间中运动，受到的作用力主要有：（1）地球的引力；（2）地球大气的阻力；（3）月球的引力；（4）太阳的引力；（5）目标行星的引力；（6）目标行星(如果有大气)大气的阻力；(7)目标行星(如果有卫星或者光环)的卫星或者光环的引力；（8）邻近行星(如果飞经几个行星)的引力；（9）火箭推力；（10）其它行星引力；（11）小行星带的引力；（12）空间介质阻力和流星的碰撞；（13）太阳辐射压力；（14）电磁力和太阳等离子体流的作用力。一般情况下后面六种作用力很小或者作用时间很短，在讨论行星际火箭运动时暂且可以忽略。为了方便起见，根据作用范围可以把火箭飞向目标行星的运动分为三个阶段：（1）从地球表面发射到脱离地球作用范围之前；（2）从离开地球作用范围之后到进人目标行星作用范围之前；（3）进人目标行星的作用范围之后。1

星际航行星际航行是用于星星或行星系统之间的假人驾驶或无人驾驶旅行的术语。星际旅行将比星际太空飞船困难得多;太阳系中的行星之间的距离小于30个天文单位（AU） - 星星之间的距离通常为数十万个，通常以光年表示。由于这些距离的巨大，星际旅行将需要高比例的光速;巨大的旅行时间，持续从几十年到几千年;或两者的组合。

人类生命中的星际旅行所需的速度远远超过了当前航天器推进方法可以提供的速度。即使有一个假设完全有效的推进系统，与当今能源生产标准相对应的这些速度的动能也是巨大的。此外，宇宙飞船与宇宙尘埃和气体的碰撞可能对乘客和航天器本身产生非常危险的影响。2

已经提出了许多策略来处理这些问题，从将携带整个社会和生态系统的巨型空间到微观空间探测。已经提出了许多不同的航天器推进系统来给飞船提供所需的速度，包括核推进，光束驱动推进，以及基于投机物理学的方法。

对于试点和未经飞越的星际旅行，必须满足相当多的技术和经济挑战。 即使是关于星际旅行的最乐观的看法，也就是说，从现在开始几十年来才是可行的 - 更普遍的观点是，它是一个世纪或更远的距离。 然而，尽管面临挑战，如果能够实现星际旅行，那么可以预期会有广泛的科学效益。

大多数星际航行概念需要一个发达的空间物流系统，能够将数百万公吨移动到建筑/运营地点，而大多数需要建造或动力的千兆比例电力（如星际迷航或轻帆型概念）。 如果基于太阳能的太阳能发电成为地球能源组合的重要组成部分，这种系统可能会有机会发展。 消费者对多塔系统的需求将自动创建必要的数百万吨/年后勤系统。3

应用最近，NASA已经宣布在TRAPPIST-1系统中发现了7颗地球样行星，围绕着距离太阳系40余年的超矮矮星。 美国宇航局的斯皮策太空望远镜揭示了围绕一颗星星的七颗地球大小行星的第一个已知系统。 这些行星中有三个牢牢地位于可居住区域，母星星星周围的地区最为可能有液态水。 这一发现为我们太阳系外的一颗恒星周围发现了最多可居住区行星的新纪录。 所有这七个行星都可以在正确的大气条件下，拥有液态水 - 我们所知道的生命的关键，但可居住区域的三个行动机会最高。4