天河之舟

□刘进军

天河之舟

□刘进军

星际间的距离让人绝望，以我们现在的飞船速度，到最邻近的恒星也要耗时12万年。有没有快速穿梭时空的捷径呢？

载人航天系统技术是当今规模最大、技术最复杂的技术，从1961年4月人类发射了第一艘载人飞船迄今，已有近40年的历史。尽管它投资巨大、周期较长，但却吸引了各国的注意力，获得了飞速的发展，大凡国力较强的国家都在摩拳擦掌跃跃欲试。

速度战胜距离

载人飞船可以独立进行航天活动，也可作为往返于地面和空间站之间的“渡船”，还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行。但要想更快更远更安全，现在的燃料运载火箭已力所不及，宇宙飞船、空天飞机的动力和速度已注定只能在地球周围转悠，星际航行肯定不能胜任。为了实现更快更高更安全的目标，科学家设想了许多种未来的宇宙飞船。

科学家们作出种种未来的宇宙飞船的设想，如原子能飞船、量子飞船、光子飞船、太阳帆飞船、离子体飞船等。新型动力飞船将以第三宇宙速度，甚至更快的速度进行宇宙航行。

点燃核子的“导火线”

早在50年前，前苏联、美国已研制了核动力发动机。核子平时很稳定，只有点燃了它的“导火线”，核子才会发生连锁反应，产生巨大的能量。运载火箭在换装核动力发动机后，一次发射就能将几十吨物资送上月球表面。核动力飞船能够执行更远距离的太空飞行，例如对火星等太阳系中的其他行星进行抵近探测、登陆。

核动力发动机的缺点很明显，会产生大量具有放射性的废料。为了预防核动力火箭在发射时可能发生爆炸造成的核污染问题，科学家们为核发动机包裹上一层由钨制成的外壳，非常坚固，而且耐高温，完全可以抵御爆炸引发的冲击波。普通飞船使用核动力发动机也可提增3倍速度。

为激光指引方向

自从方向性极强的激光问世以后，科学家们又预言：激光可以作为未来宇宙飞船动力。激光这样强大的辐射光束也完全可能给宇宙飞船加速。从物理学的观点来看，各种发动机就是利用反作用力，激光发动机的反作用力能产生巨大无比的推动力。

科学家在研究以激光为动力的航天飞机上已经取得卓有成效的成果。激光飞船能依靠自己的动力垂直起飞；返回大气层时又像飞机一样，滑翔到地面作水平着陆。激光飞船不需要火箭发射，也不使用火箭燃料，费用低廉，发射费用仅为航天飞机的百分之一，而且十分安全。

给阳光插上翅膀

如果太阳光能给宇宙空间里自由飘荡的物体加速的话，那多好啊！英国科学家正在研制一种使用电磁原理的技术取代传统的火箭发动机。这种超导电磁体的发动机动力极大，完全可以使超导体飞船保持成形编队状态，而不需要燃料供给。

超导发动机的动力完全由宇宙飞船的太阳能帆板吸收太阳能转换成的电能提供。超导发动机可以极少的电能爆发极大的推力。

超导体飞船在恒星际旅行中更显得轻松自如。当超导体飞船在太阳系内飞行时，接收太阳光；当超导体飞船飞出太阳系，进入另一个恒星系后，就开始接受另一个恒星的光芒。科学家兴奋地说：有阳光的地方就有超导体飞船。

反物质的哲学家

科幻故事中大多数飞船都是用反物质作为燃料。反物质燃料是目前已知的最有效的燃料。

反物质飞船力量强大，速度飞快，它利用物质的反质子瞬间爆发能量，推动飞船前进。虽然反物质看上去与普通物质没什么区别，但反物质的一些特性是颠倒的。

美国的科研人员设想的“ICAN-II”反物质动力飞船有一个直径8米的碳化硅外壳。此外，它还需配置1.2米的氢化锂防护罩，以免受高能中子辐射；还要建造一个2.2米的屏蔽燃料环，用以保护乘员舱。“ICAN-II”反物质飞船有625吨的总质量，可搭载82吨的有效载荷。登陆火星的着陆器和探索车，都可以装载在内。

反物质燃料飞船的动力将是最高的，推力也是最高的。原子弹的核反应能量转化，只有百分之三，而反物质却能达到百分之五十，甚至全部转化为能量。物理学家形象地比喻道：一片药片那么大的反物质的能量，可供一艘飞船飞行几百光年。

反物质发动机的飞船自身携带反物质燃料。它如同一个哲学家，深入质子的内部，辨别分清每一个可以利用质子中的反质子。反物质飞船能以第三宇宙速度航行。若要实现人类载人火星探索的伟大梦想，飞船需要几吨化学燃料；若使用反物质，仅需几十毫克，比一块方糖还轻。

反物质飞船前景光明，但缺点也很大。它在产生巨大能量的同时，也会产生危害性极高的高能伽马射线等。大量高能伽马射线能穿透物质，分解人体细胞的分子，对人体有害。另外，高能伽马射线会让发动机本身也具有放射性，损害发动机和飞船。人类要真正乘坐反物质飞船进行星际航行，还要走过一段艰难的探索试验的路程。

等离子特快行动

2009年10月5日，美国阿斯特拉火箭公司宣布：“VX-200”等离子火箭发动机在试车中取得了200千瓦电力。它将成为火星飞船等星际飞船的新动力。等离子火箭发动机几乎可以在太阳系的任何地方加油。“VX-200”发动机是目前世界上最强大的等离子火箭发动机。第一台新式等离子发动机，预定于2013年发射，送到国际空间站使用，5牛顿的推力就足以保持空间站的轨道高度。目前国际空间站使用常规的推进器，要消耗约7.5吨燃料。如果使用“VX-200”发动机，仅需0.3吨燃料。美国宇航局每年因此可以节省数百万美元。

等离子发动机，又称为离子推进器。它采用无线电波过热技术，把气体电离成离子氢气、氩气和氖气。磁场迫使、引导等离子体朝正确的磁场方向前进，产生反方向的推力，从而创造巨大持久的推力。由于速度快，消耗低，它比传统发动机优越得多。等离子没有物理接触电极，大大延长发动机的使用寿命，可获得更高的功率密度。

“VX-200”等离子发动机分为三部分：第一部分是等离子体发生器，相当于蒸汽机。螺旋形的等离子体射频天线把喷出的气体电离，生成等离子体。第二部分是射频助推器，相当于一台放大器。电磁波发射巨大的能量，把等离子体加热到几百万度。第三部分是等离子加速器，相当于一只喷口。磁性喷嘴可将等离子体的能量转化为喷气口的速度，从而产生反向的推力。在太空中，0.45千克的推力可以推动2吨重的飞船。

等离子火箭发动机的动力可以将飞船送往火星或更远的星球。“VX-200”发动机能产生10～20兆瓦的动力，推动飞船前进。人类向火星的飞行，传统的火箭需要6个月或以上，等离子体飞船只需要短短的39天。

太阳光吹动船帆

早在400多年前，德国著名天文学家开普勒就设想利用太阳光进行宇宙航行。俄罗斯航天理论家齐奥尔科夫斯基等也认为人们可以利用太阳光的光压推动飞船前进，而且取之不完用之不竭，无燃料成本。太阳帆飞船是英国数学物理学家麦克斯韦提出的。太阳帆不需要燃料，也没有发动机，仅以太阳光的压力为动力。太阳光就好像“宇宙风”一样，推动着宇宙飞船的“船帆”，使飞船扬帆前进。

太阳帆航天器的一个特点是：太阳光的压力很小，所以太阳能接收面必须很大。太阳帆航天器另一个特点是：越飞越快。如果第一天时速只有160千米，100天后的时速将达到16000千米，如果它持续飞行3年，速度会被提升到每小时16万千米。

根据理论计算，大型太阳帆的航天器最终可以以每小时24万千米的速度前进。这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器还要快4～6倍，比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。这是人类不敢想象的速度。一些科学家称：太阳帆是人类星际旅行的唯一方式。

日本、俄罗斯和美国已经进行了很多年的研究，取得了很好的成就，描绘出太阳帆的美丽蓝图。2004年，日本首次成功发射太阳帆。也许再过10年，各种太阳帆航天器将飞向太空和其他星系。

未来的太空飞行器将有很大不同。宇宙飞船专家和工程师根据宇航原理设计了很多新型的、漂亮的、富有想象力的宇宙飞船。

宇宙在时间上是无限的，在空间上也是无限的，人类的想象力和创造力更是无限的。太空期待着人类的智慧、科技和想象，照亮宇宙航行的道路。