宇宙飞船是什么样儿的

毛新愿

VOLUME

体型：现有技术远远不现实

以《独立日》为例，当外星人的太空飞船到达地球后，人类决定尝试进行一波主动进攻，这一波便派出了2 000多架类似F-22的地球战机，然而在飞到敌方母舰时，对方也派出众多飞船迎战，天空遍布密密麻麻的黑点，而它们只是巨大母船的一部分。

一架F-22猛禽战斗机的质量为30吨左右，从影视画面的截图中能看出背景母船怎么也得有300万吨重了。即使在太空中由于失重原因飞船的重力对结构影响可以忽略不计，然而，一旦到了出现重力的场合，这一切还有可能么？

人类目前最大的航天器——国际空间站质量为420吨，包括大大小小约159个各种结构组成，看似连接比较紧密，可如果出现重力影响恐怕会立即倒塌成一大堆废铁。它的各个舱段连接都是靠对接机械口，远远不足以支撑起动辄重达数十吨的大型舱段重力，而有些精密结构，比如机械臂则完全无法工作。

更何况，若要降落在各星球，降落过程中星球大气造成的摩擦产热作用，可能远远大于地球的万有引力，甚至简简单单的一场风暴，都可能对它造成致命的影响。

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人类目前最重的大型战舰（不包括民用）是2016年刚刚服役的美国福特级核动力航母，排水量不过刚达到10 万吨，能装载75 架飞机，长度仅340 米，比起各种太空战舰可算是渺小了。但这也只能漂浮在比海平面空气重1 000 倍的水中，若是在高空密度更低的空气中漂浮，人类恐怕只能幻想了。

SUPER POWER

超强动力：就现有技术来说，耗尽地球能量依然不现实

在影视作品中，往往是舰长下达亚光速或光速巡航，按钮按下后发动机喷出巨大尾焰， 然后瞬间消失于太空之中。然而，这对于仍在依赖化学燃料的人类而言是遥不可及的梦想。人类目前飞行速度最快的航天器（以太阳作为绝对参考点）记录是1976 年发射的太阳神号，它曾经创造了25.3 万公里的时速。然而，这是基于太阳的强大引力作用下才得以实现。而它一个小时走过的路程，光速只需不到1 秒便够了……

为了摆脱地球逃逸速度（11.2 千米/秒），人类目前造的所有火箭家族中，最强大的是阿波罗登月专用的土星五号，起飞质量达到3 000 吨，最终目标不过是把140 吨的质量推送到近地轨道，而到达月球就只有40 吨，人类现有的能力离太空战舰水平相距甚远。

此外，人類目前高度依赖化学燃料，根据著名的火箭推进基本原理齐奥尔科夫斯基公式，人类受限于化学燃料的喷气速度（牛顿第三定律：作用力与反作用力），恐怕消耗掉地球上所有化学燃料（石油、天然气、煤），都无法把一个万吨级的物体一次性推到太空中。

而要在太空中将一个巨型飞船推进到光速，恐怕在人类研发出比目前领先许多许多时代的推进系统后，才有可能。

INTERNAL ENVIRONMENT

内部环境：现有技术无法达到

影视作品中，往往进入大型航天器就犹如进入了高度现代化的地表工厂，全息显像屏、自由呼吸的空气、毫无失重，与地球没有任何区别。

然而，这一切非常不现实。在太空中旅行，单单失重一项便会极大制约人类的太空征途：失重会导致人的行动力大大下降，身体的骨质和肌肉快速流失，体液循环系统发生巨变。

很多太空飞船并未介绍是如何保证船上的重力环境，一个可行的方案是采用旋转离心力的方式人造重力。然而这样造成的重力大小不均（不同位置的旋转线速度不同），且启动和维持会消耗巨大的能量，现有的人类航天器根本无法做到。更何况复杂的生命维持系统（空气、水、食物、温度、湿度等）如何像影视剧内容一样保证数量众多的船员生存？

FIRE POWER

火力巨大：人类现有能力还比较遥远

在科幻电影的太空战舰战斗中，总能看到密集的激光束、高能冲击波，可以轻易摧毁一艘飞船甚至小行星、大型星体。然而，现实中的人类根本无力支撑。

人类目前唯一做过的“太空战舰”实验来自前苏联在1971-1974年秘密测试的一系列空间站，内部叫做金刚石计划（Almaz），对外则号称著名的礼炮系列（Solyut）。但它只是在普通空间站的基础上加装了一个图-22轰炸机自卫用的里克特R-23航炮。

这种设计并不完善，前苏联的宇航员根本不敢用，因为航炮装在飞船底部，瞄准问题很麻烦，一旦开火飞船就失去稳定姿态了。所以只有在宇航员离开后做过一次测试，后来整个项目便无疾而终。

对于电影中出现的超强激光武器、动能武器、核能武器，与现在人类的科技相距甚远，即便不存在武器后坐力对太空中失重飞船的强大影响，也无法产生足够的能量支持动能武器和激光武器。

INSTANTANEOUS COMMUNICATION

瞬时通信：量子通信使它成为可能

那些跨越星球甚至星系的实时通信，相比于人类目前的通信技术（所有的信息传递都需要通过电磁波）来说，可谓先进了很多。众所周知，电磁波总会受限于光速的传播速度，比如2015年7月14日飞越冥王星的新视野号需要4.5个小时才能将信号传递到地球，但它离走出太阳系还很遥远，与影视作品简直毫无可比性。

但量子通信的出现使得这一切在不久的将来成为可能。量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。它基于量子纠缠态的理论，使用量子隐形传输的方式实现信息传递。根据实验验证，它利用了一个基本原理：具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化。这种效应的响应速度是可以超过光速的！颠覆了我们对物理学的认知。