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離子推進器

可行性：數年后或(huo)將實現。

傳統的(de)(de)火箭(jian)是(shi)(shi)通過(guo)尾部(bu)噴出高速的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)實現向前推進(jin)的(de)(de)。離子推進(jin)器(qi)(qi)(qi)也是(shi)(shi)采(cai)用同(tong)樣(yang)的(de)(de)噴氣(qi)式原理，但是(shi)(shi)它(ta)并不是(shi)(shi)采(cai)用燃(ran)料(liao)燃(ran)燒而排(pai)出熾熱(re)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)，它(ta)所(suo)(suo)噴出的(de)(de)是(shi)(shi)一束(shu)帶電粒子或(huo)是(shi)(shi)離子。它(ta)所(suo)(suo)提供(gong)的(de)(de)推動力或(huo)許相對較(jiao)弱，但關(guan)鍵的(de)(de)是(shi)(shi)這種離子推進(jin)器(qi)(qi)(qi)所(suo)(suo)需要的(de)(de)燃(ran)料(liao)要比普通火箭(jian)少得多。只要離子推進(jin)器(qi)(qi)(qi)能夠(gou)長期保持性能穩定(ding)，它(ta)最終(zhong)將能夠(gou)把(ba)太空飛船(chuan)加速到更高的(de)(de)速度。

相關技術(shu)目前(qian)已(yi)經(jing)應用到(dao)一些太(tai)空飛(fei)(fei)船上，比如日本的(de)(de)“隼鳥(niao)”太(tai)空探(tan)測器(qi)(qi)和歐(ou)洲的(de)(de)“智能(neng)1號”太(tai)空船等，而(er)且(qie)技術(shu)已(yi)經(jing)取(qu)得了很大(da)的(de)(de)進(jin)步(bu)。未來最有希望成為(wei)更遠外太(tai)空旅行飛(fei)(fei)船推(tui)(tui)進(jin)器(qi)(qi)的(de)(de)可能(neng)就(jiu)是(shi)VASIMR等離(li)子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)(jian)。這種火(huo)箭(jian)(jian)與一般的(de)(de)離(li)子(zi)(zi)推(tui)(tui)進(jin)器(qi)(qi)稍有不同。普通的(de)(de)離(li)子(zi)(zi)推(tui)(tui)進(jin)器(qi)(qi)是(shi)利用強(qiang)大(da)的(de)(de)電磁場(chang)來加(jia)速(su)離(li)子(zi)(zi)體(ti)，而(er)VASIMR等離(li)子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)(jian)則是(shi)利用射頻(pin)發(fa)生器(qi)(qi)將離(li)子(zi)(zi)加(jia)熱到(dao)100萬攝氏度。在強(qiang)大(da)的(de)(de)磁場(chang)中，離(li)子(zi)(zi)以(yi)固(gu)定的(de)(de)頻(pin)率(lv)旋(xuan)轉(zhuan)，將射頻(pin)發(fa)生器(qi)(qi)調諧到(dao)這個頻(pin)率(lv)，給離(li)子(zi)(zi)注入(ru)特強(qiang)的(de)(de)能(neng)量(liang)，并不斷增加(jia)推(tui)(tui)進(jin)力。試驗初(chu)步(bu)證(zheng)明，如果(guo)一切順(shun)利，VASIMR等離(li)子(zi)(zi)火(huo)箭(jian)(jian)將能(neng)夠推(tui)(tui)動載(zai)人飛(fei)(fei)船在39天內到(dao)達(da)火(huo)星。

核子脈沖推進器

可(ke)行性：非常(chang)有可(ke)能實(shi)現，但(dan)危險性很大(da)。

在(zai)這十項(xiang)(xiang)技(ji)術中，在(zai)普(pu)通人看(kan)來(lai)(lai)，最危險、最不計(ji)后果的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)項(xiang)(xiang)應該是(shi)核(he)子脈(mo)沖推進(jin)技(ji)術。核(he)子脈(mo)沖推進(jin)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)思想就是(shi)，在(zai)推進(jin)火(huo)箭的(de)(de)(de)(de)(de)尾部定期扔出(chu)(chu)一(yi)個(ge)核(he)彈，用作推動(dong)力的(de)(de)(de)(de)(de)來(lai)(lai)源。這個(ge)匪(fei)夷所(suo)思的(de)(de)(de)(de)(de)想法，卻恰恰是(shi)美(mei)國(guo)國(guo)防部高(gao)級研(yan)究計(ji)劃(hua)(hua)署(shu)(shu)提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)。高(gao)級研(yan)究計(ji)劃(hua)(hua)署(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)這項(xiang)(xiang)研(yan)究計(ji)劃(hua)(hua)代號為“獵戶(hu)座計(ji)劃(hua)(hua)”，是(shi)1955年美(mei)國(guo)實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)考(kao)慮過的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)項(xiang)(xiang)計(ji)劃(hua)(hua)。計(ji)劃(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目標是(shi)研(yan)究一(yi)種適合快速星(xing)際旅行的(de)(de)(de)(de)(de)推進(jin)方案(an)(an)。在(zai)高(gao)級研(yan)究計(ji)劃(hua)(hua)署(shu)(shu)最終拿(na)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)方案(an)(an)中，推進(jin)火(huo)箭被(bei)設計(ji)成一(yi)個(ge)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)震(zhen)器(qi)，而且還有厚重的(de)(de)(de)(de)(de)輻射屏蔽用于保護乘客的(de)(de)(de)(de)(de)安全。

這個方(fang)案(an)看起來可(ke)(ke)行，但它可(ke)(ke)能(neng)(neng)會對大(da)氣層造(zao)成嚴重的(de)輻射問(wen)題(ti)。因此(ci)，到20世紀60年(nian)代該計劃最(zui)終(zhong)未能(neng)(neng)真正實(shi)施(shi)。盡(jin)管存在許多擔憂，仍然(ran)有人(ren)在繼續研究核(he)子脈沖推進技術。理論(lun)上講，核(he)彈動力(li)飛(fei)船速(su)(su)度(du)(du)可(ke)(ke)以達到10%的(de)光(guang)速(su)(su)。以這樣的(de)速(su)(su)度(du)(du)到達最(zui)近(jin)的(de)恒星可(ke)(ke)能(neng)(neng)需要40年(nian)。

核聚變動力火箭

可行(xing)性：有(you)可能，但(dan)最少要(yao)數(shu)十年之后。

依靠核(he)動力(li)(li)(li)的太空飛行技(ji)術并(bing)不(bu)是(shi)只(zhi)有(you)核(he)子脈(mo)沖(chong)推進器，還有(you)其他的核(he)能利用(yong)方式(shi)。比如，在火箭(jian)上(shang)安裝一個裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui)，利用(yong)裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui)提供熱量噴(pen)射氣(qi)體，從而(er)產生推動力(li)(li)(li)。不(bu)過，這(zhe)種核(he)裂(lie)變(bian)(bian)動力(li)(li)(li)火箭(jian)與核(he)聚變(bian)(bian)動力(li)(li)(li)火箭(jian)相比，仍有(you)很大的差距(ju)。

在核(he)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應中，核(he)子被迫進行聚(ju)(ju)(ju)合從(cong)而產生巨大的(de)能(neng)量。大多數的(de)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應堆都(dou)是(shi)(shi)利用(yong)(yong)托(tuo)卡(ka)馬(ma)克裝(zhuang)置(zhi)將燃料(liao)限(xian)制在一個磁(ci)(ci)場(chang)之(zhi)中來驅動聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應的(de)。但是(shi)(shi)，托(tuo)卡(ka)馬(ma)克裝(zhuang)置(zhi)太重，并不適(shi)合用(yong)(yong)于火(huo)箭(jian)之(zhi)上(shang)。因此，核(he)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)動力(li)火(huo)箭(jian)必(bi)須要采(cai)用(yong)(yong)另一種(zhong)觸發(fa)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)方法，即慣性(xing)約束(shu)核(he)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)。這種(zhong)設(she)計以高能(neng)光束(shu)(通(tong)常是(shi)(shi)激光)來代(dai)替托(tuo)卡(ka)馬(ma)克裝(zhuang)置(zhi)中的(de)磁(ci)(ci)常當聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應發(fa)生后，磁(ci)(ci)場(chang)再引導熾熱離(li)子噴向火(huo)箭(jian)尾部，實(shi)現核(he)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)火(huo)箭(jian)的(de)推(tui)進力(li)。

布薩德噴氣式引擎

可行性：存在(zai)巨大技術(shu)挑(tiao)戰。

所有(you)推(tui)進(jin)火(huo)(huo)箭(jian)，包(bao)括上(shang)述(shu)的核聚變(bian)動力火(huo)(huo)箭(jian)，都存在一(yi)(yi)個相(xiang)同的關鍵難(nan)(nan)題。為(wei)了實現(xian)更快(kuai)、更遠的目(mu)標，火(huo)(huo)箭(jian)上(shang)必(bi)須要(yao)攜帶更多的燃料，更多的燃料必(bi)然會增加火(huo)(huo)箭(jian)的重量，進(jin)而會減小推(tui)進(jin)力。如果想實現(xian)星際間旅行(xing)，就必(bi)須要(yao)避(bi)免(mian)這種情況。于是，1960年，物(wu)理學(xue)家羅伯(bo)特-布(bu)薩德提(ti)出(chu)了一(yi)(yi)種噴(pen)氣式引(yin)擎(qing)，布(bu)薩德噴(pen)氣式引(yin)擎(qing)或(huo)許可以解(jie)決這一(yi)(yi)難(nan)(nan)題。

布薩德噴氣式(shi)引(yin)擎(qing)原理和上(shang)述核聚變(bian)動力火(huo)箭(jian)一(yi)(yi)樣，但是(shi)(shi)它(ta)并不(bu)需要(yao)攜帶足(zu)夠的(de)(de)(de)核燃料。它(ta)首先是(shi)(shi)將周圍太空(kong)(kong)中的(de)(de)(de)氫物質進行電(dian)離后，然后利用強大(da)的(de)(de)(de)磁場吸(xi)收這(zhe)(zhe)些氫離子作為燃料。雖然布薩德噴氣式(shi)引(yin)擎(qing)方(fang)案沒有上(shang)述核聚變(bian)動力火(huo)箭(jian)中的(de)(de)(de)反應堆問題，但是(shi)(shi)它(ta)所面(mian)臨的(de)(de)(de)問題是(shi)(shi)磁場大(da)小(xiao)的(de)(de)(de)問題。由于星際(ji)空(kong)(kong)間(jian)中氫物質很少，因此(ci)它(ta)的(de)(de)(de)磁場必(bi)須(xu)要(yao)足(zu)夠大(da)才可行，甚至要(yao)延(yan)伸到(dao)數(shu)千公里(li)之(zhi)外。除非是(shi)(shi)發射(she)前(qian)進行精密的(de)(de)(de)計算，設計出飛(fei)船(chuan)飛(fei)行的(de)(de)(de)精確軌道，這(zhe)(zhe)樣就(jiu)不(bu)用攜帶多余的(de)(de)(de)燃料，也不(bu)再需要(yao)巨大(da)的(de)(de)(de)磁常不(bu)過這(zhe)(zhe)種想法又出現一(yi)(yi)個(ge)弊端(duan)，那就(jiu)是(shi)(shi)飛(fei)船(chuan)必(bi)須(xu)要(yao)按既定軌道飛(fei)行，不(bu)得(de)偏離，而(er)且從其他星球返程(cheng)則變(bian)得(de)更加困(kun)難。

太陽帆推進技術

可(ke)行性：完全有(you)可(ke)能，但(dan)適應(ying)空間有(you)限。

這是(shi)另一項(xiang)不需要攜帶足(zu)夠燃料(liao)的(de)技術，因而(er)(er)理(li)論上(shang)講也可(ke)(ke)達到(dao)極高的(de)速度，不過它往往需要一個(ge)時間(jian)過程才可(ke)(ke)完成這一目標。與傳(chuan)統的(de)利用風力進行(xing)航行(xing)的(de)帆船(chuan)相比(bi)，太(tai)(tai)陽(yang)帆是(shi)從太(tai)(tai)陽(yang)光(guang)線(xian)中吸取(qu)能量。目前，太(tai)(tai)陽(yang)帆推進技術已在(zai)地球的(de)真空(kong)室內(nei)取(qu)得試(shi)驗成功。然而(er)(er)，在(zai)太(tai)(tai)空(kong)軌道上(shang)實施相關試(shi)驗則以(yi)不幸(xing)而(er)(er)告終。比(bi)如，2005年，世界(jie)上(shang)最大的(de)業余太(tai)(tai)空(kong)科學組織美國(guo)行(xing)星協會研制(zhi)了一艘名為“宇宙(zhou)1號”的(de)太(tai)(tai)空(kong)飛船(chuan)，它的(de)太(tai)(tai)陽(yang)帆運載火(huo)箭(jian)因故障而(er)(er)墜(zhui)毀(hui)。

盡管在技術(shu)(shu)的(de)萌芽(ya)階段出(chu)現許(xu)多問(wen)題，但是太(tai)陽帆(fan)仍然是一個非常有希望的(de)未來太(tai)空(kong)技術(shu)(shu)。至(zhi)少它可(ke)以(yi)保證在太(tai)陽系內(nei)飛行(xing)，太(tai)陽的(de)光線可(ke)以(yi)為(wei)它提(ti)供最強大的(de)推(tui)進力(li)。將(jiang)來，人(ren)類(lei)將(jiang)可(ke)能會(hui)主要利用太(tai)陽能實現星(xing)際間旅行(xing)。

磁場帆推進技術

可行性(xing)：只適合相對較近距離太(tai)空旅行，如太(tai)陽系內。

與太陽(yang)(yang)帆不同的(de)是(shi)，磁(ci)場(chang)帆是(shi)由太陽(yang)(yang)風(feng)(feng)提(ti)供推動(dong)力，而(er)不是(shi)由光線提(ti)供推動(dong)力。太陽(yang)(yang)風(feng)(feng)是(shi)一種(zhong)擁有(you)自己(ji)磁(ci)場(chang)的(de)帶(dai)電(dian)粒(li)子流。科學(xue)家(jia)提(ti)出，在太空(kong)飛(fei)(fei)船(chuan)周圍(wei)制(zhi)造一個(ge)與太陽(yang)(yang)風(feng)(feng)磁(ci)場(chang)相排(pai)斥(chi)(chi)的(de)磁(ci)場(chang)，這(zhe)樣就可利用磁(ci)場(chang)的(de)排(pai)斥(chi)(chi)力推動(dong)太空(kong)飛(fei)(fei)船(chuan)飛(fei)(fei)行。與此(ci)相近的(de)相關技術還(huan)有(you)“太空(kong)蛛網(wang)(wang)”技術，這(zhe)種(zhong)技術就是(shi)在太空(kong)飛(fei)(fei)船(chuan)周圍(wei)延(yan)伸出一個(ge)帶(dai)正電(dian)的(de)電(dian)網(wang)(wang)，這(zhe)樣的(de)電(dian)網(wang)(wang)可以與太陽(yang)(yang)風(feng)(feng)中的(de)大量的(de)陽(yang)(yang)離子相排(pai)斥(chi)(chi)，從而(er)獲得推進力。

不(bu)(bu)管是(shi)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)帆，還(huan)是(shi)“太(tai)空蛛網”技術，都是(shi)在利用磁(ci)(ci)場(chang)(chang)進行(xing)“沖浪(lang)”，磁(ci)(ci)場(chang)(chang)力使得太(tai)空船能(neng)夠改變(bian)軌道，甚至駛離行(xing)星際空間(jian)。然而(er)，太(tai)陽帆和磁(ci)(ci)場(chang)(chang)帆都不(bu)(bu)適合(he)恒(heng)星間(jian)旅行(xing)。當它(ta)們(men)遠離太(tai)陽時，光(guang)線和太(tai)陽風的(de)強度都急(ji)劇下(xia)降(jiang)。因(yin)此，在太(tai)陽系(xi)外(wai)，它(ta)們(men)沒有足(zu)夠的(de)動(dong)力駛往其(qi)它(ta)恒(heng)星。

激光動力推進器

可(ke)行性：存在(zai)極大的技術挑(tiao)戰。

既(ji)然太(tai)(tai)(tai)陽(yang)不(bu)足以推動恒星際太(tai)(tai)(tai)空(kong)飛(fei)船(chuan)，于是(shi)(shi)有(you)科(ke)(ke)學家(jia)提(ti)出(chu)了激(ji)光(guang)動力推進器(qi)技(ji)(ji)(ji)術，利(li)用一(yi)束強大(da)的激(ji)光(guang)將(jiang)飛(fei)船(chuan)推向太(tai)(tai)(tai)空(kong)，其中一(yi)項技(ji)(ji)(ji)術就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)“激(ji)光(guang)燒(shao)蝕”技(ji)(ji)(ji)術。所謂的“激(ji)光(guang)燒(shao)蝕”就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)利(li)用強大(da)的激(ji)光(guang)來燒(shao)蝕飛(fei)船(chuan)尾部的特(te)(te)殊金屬，金屬逐漸蒸(zheng)(zheng)發形(xing)成蒸(zheng)(zheng)汽(qi)從而(er)提(ti)供推進力。另一(yi)種相似的技(ji)(ji)(ji)術就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)由物理學家(jia)和科(ke)(ke)幻(huan)小說家(jia)格里(li)高利(li)-本福德所提(ti)出(chu)的太(tai)(tai)(tai)陽(yang)帆技(ji)(ji)(ji)術，就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)在太(tai)(tai)(tai)空(kong)飛(fei)船(chuan)上安裝(zhuang)一(yi)種太(tai)(tai)(tai)陽(yang)帆，太(tai)(tai)(tai)陽(yang)帆上涂(tu)有(you)一(yi)層特(te)(te)殊的油漆。從地面(mian)之上發送微(wei)(wei)波(bo)束，微(wei)(wei)波(bo)束“燃燒(shao)”特(te)(te)殊油漆中的分子從而(er)產生推進力。這種技(ji)(ji)(ji)術或(huo)許將(jiang)使得(de)行(xing)星際間(jian)旅行(xing)更快(kuai)。

激(ji)光動力推進技(ji)術也存在(zai)許(xu)多重大挑戰。首先，激(ji)光束(shu)必須(xu)要(yao)(yao)精確聚焦于飛船之(zhi)下，即使(shi)距離(li)再(zai)遠(yuan)，激(ji)光束(shu)都不能有(you)絲(si)毫誤差。否則，飛船會(hui)因為得不到足夠(gou)的能量(liang)而(er)墜毀。其次(ci)，激(ji)光束(shu)生成設施(shi)的功(gong)率必須(xu)要(yao)(yao)超級(ji)強大。在(zai)某(mou)種情況下，它所需要(yao)(yao)的能量(liang)可能會(hui)比(bi)人類目前所有(you)的能量(liang)輸出還要(yao)(yao)大得多。

時空扭曲技術

可行性：不太可能(neng)。

1994年，威爾士大學物(wu)理學家米(mi)古爾-阿(a)爾庫(ku)比列提(ti)出了星(xing)際物(wu)質(zhi)利用(yong)技(ji)術。在這種設想中，飛(fei)船(chuan)推進力(li)主要由(you)一(yi)種至今未被發現的物(wu)質(zhi)--“外(wai)星(xing)”物(wu)質(zhi)提(ti)供(gong)。這是(shi)一(yi)種粒(li)子(zi)，具有負質(zhi)量和負壓力(li)。它(ta)可以(yi)扭(niu)曲時空(kong)，從而(er)使(shi)飛(fei)船(chuan)快速接近前方的空(kong)間(jian)，而(er)后方的空(kong)間(jian)在不斷(duan)擴張。飛(fei)船(chuan)就(jiu)好像處于一(yi)個不斷(duan)膨脹的泡(pao)泡(pao)中，可以(yi)飛(fei)得比光速快，而(er)且不會違背相對(dui)論的原理。

然而，阿(a)爾庫比列的技(ji)術思想存(cun)在(zai)(zai)許多問題。首先(xian)，為了維持(chi)這種(zhong)(zhong)時空(kong)扭曲，需要巨(ju)大的能(neng)量(liang)(liang)，這種(zhong)(zhong)能(neng)量(liang)(liang)或許會比整個宇宙的全(quan)部能(neng)量(liang)(liang)都要大。其次，這種(zhong)(zhong)驅動器可(ke)能(neng)會釋放出(chu)大量(liang)(liang)的輻射物，嚴重威脅飛船(chuan)乘客的生命(ming)安全(quan)。此(ci)外，關(guan)于(yu)這種(zhong)(zhong)外星物質是否存(cun)在(zai)(zai)，至今(jin)未有定論。因(yin)此(ci)，從物理(li)學上(shang)講，很難(nan)實(shi)現這種(zhong)(zhong)扭曲的泡泡。

蟲洞利用技術

可行性：完(wan)全不可能。

既(ji)然有(you)人可以(yi)想到(dao)時(shi)空扭曲(qu)，于是(shi)就有(you)其他科學(xue)家(jia)(jia)想到(dao)了時(shi)空隧道。他們認(ren)為，或(huo)許利(li)用蟲(chong)洞(dong)可以(yi)實現這一(yi)想法。蟲(chong)洞(dong)的(de)概念是(shi)由(you)美國著名物理學(xue)家(jia)(jia)約翰-威勒爾提出(chu)的(de)，意思是(shi)宇宙中可能(neng)存(cun)在的(de)連接兩個不(bu)(bu)同時(shi)空的(de)狹(xia)窄(zhai)隧道。關鍵的(de)問題是(shi)，蟲(chong)洞(dong)確實存(cun)在嗎？如果存(cun)在，我(wo)們是(shi)否能(neng)夠穿(chuan)越(yue)它們？然而，這些問題至今沒有(you)答(da)案。可能(neng)與上述的(de)未知外星(xing)物質一(yi)樣，蟲(chong)洞(dong)并不(bu)(bu)存(cun)在。

20世紀90年代，物理(li)學(xue)(xue)家塞爾古-科(ke)拉斯(si)尼科(ke)夫又提(ti)出(chu)了(le)另一種蟲洞概念(nian)。然而，所有這些蟲洞理(li)論都不能提(ti)供(gong)蟲洞確切存在(zai)的(de)(de)(de)證據，更(geng)無(wu)法提(ti)出(chu)一種切實可(ke)行的(de)(de)(de)時空穿梭方法。如果科(ke)學(xue)(xue)家們(men)能夠找到(dao)答(da)案的(de)(de)(de)話，那(nei)么太空飛(fei)船的(de)(de)(de)速(su)度將不僅僅是(shi)光速(su)的(de)(de)(de)概念(nian)。