工质推进和无工质推进

工质推进和无工质推进

截止到目前，载人航天的技术也十分低效，甚至除了阿姆斯特朗外再没有其他人到达过月球。今天，我们就来聊一聊宇宙航行最重要的因素——速度。

目前，我们最快的航天器为帕克号太阳探测器，速度达到了163km每秒。而这个速度放在地球上已经特别惊人了，我知道普通的小汽车最快也就100多公里1小时，所以就是说帕克号太阳探测器1秒钟就可以走完小汽车1小时的路程。但是，这个速度放到宇宙中真的快吗？

要知道光速为299792458米每秒，我们将光速除以帕克号太阳探测器的速度，也就是299792458 / 163。计算结果大约为0.064，也就是说我们现在最快的航天器，甚至只是探测器也只能达到光速的0.064%左右。

太阳系有多大呢？太阳系的直径有四光年（光行驶一年的速度，这里光速取30万千米每秒，次光年也就是大约37800亿km。）。如果我们乘坐帕克号太阳探测器，想要游览一次太阳系的话，我们需要把37800亿除以163km，也就可以得出大概“只需要”6000年左右就可以了。要知道，我们整个中华民族发展了都只有5000年左右，并且，距离太阳系最近的带有行星的恒星也差不多是四光年。所以说，先不考虑航天器能不能搭载成员，按照现在的航天技术，我们到那儿要整整6000年。

通过以上的我们可以发现，人类目前的速度在宇宙中比蜗牛还要慢数百倍，我那有没有更快的方式可以推动我们前行呢？

目前人类主要使用的为工质推进，什么是工质推进呢？现在，人类目前主要依靠的为化学燃料火箭，显而易见，化学燃料火箭只能让人类在自己的家门口原地徘徊，并不能带领人类飞往星辰大海。现在人类使用的载具，火箭也好，飞机也好，全都是通过燃料燃烧向后喷射物质。依靠作用力和反作用力，使自身向前推进。这里通过燃烧喷射出的物质，就叫做工作物质，简称工质，这就是工质推进。而缺点就在于需要携带大量的工作物质用于燃烧喷射。

无工质推进，顾名思义就是不需要携带工作物质，依靠其他力量使自身推动。很久以前，有的科学家提出了一个想法：在一个反射腔里面装上微波发生器，微波发生器启动，反射腔的尾部就会产生推力推动飞船行驶。但是，在21世纪的时候，有一位德国科学家发现，如果将这个装置换一个方向产生的推力会加大，后来他通过研究发现，这些推理原来是自供电路切割地球磁场造成的推力。可是宇宙中哪来的磁场呢？所以当时的无工质引擎宣布失败。

看过三体的人应该都知道，当时韦德想要建造一个探测器，需求是需要达到光速的1%，而程心提出了一个计划，阶梯计划：将探测器的尾部连接上一个巨大的光帆，探测器在一条轨道上，轨道上部署了提前放置好的核弹。通过引爆核弹，爆炸产生的冲击力使探测器不停的加速，最终达到光速的1%。（实际上并不是通过核弹的冲击力，而是通过光，因为光实际上是由光子组成的，他们是特别小的粒子。以前曾有过用太阳光推动光翻让探测器前进的计划，不过由于加速时间太长而被否认了。）

阶梯计划的原型，是20年代美国提出的猎户座计划，不过与书中的有些不同。原本的猎户座计划是飞船的尾部。有一个超级强大的防护装置，飞船自带核弹，前进的时候不断投掷，使自己飞行。不过后来因为体积过大无法推动，而被去除掉了。而三体中所描述的则是，将核弹提前部署到轨道上，这样会大大减轻探测器的重量，从而推动。

目前可依靠的方式主要有三种：1.反物质推进，通过正物质和反物质结合湮灭产生出的能量去推动飞船前行。2.核聚变推进，通过核聚变产生的热量以及辐射去推动前进。

3. 曲率推动，设想出有一个曲速泡，飞船容纳在里面。曲速泡的前端空间的平整，而后面弯曲的空间不可以推动飞船行驶。（其实现实中也可以做到，你只需要用纸折一个小船，在小船尾部剪一个口，里面放上肥皂泡。肥皂泡改变了水后面的张力，也就可以使小船在没有任何动力源头的情况下自动行驶了。）

对人类来说最有可能的就是核聚变推进，因为反物质推进，很容易造成巨大的毁灭，因为反物质和正物质结合起来爆发出的能量比核弹还要高特别特别多倍。曲率引擎需要将空间改变。而需要的能量则是负的人类发现了曲速泡，但是呢并不能制造出可以容纳一整个飞船的泡泡。核聚变推进相当于是公制推进和无公制推进的一种结合，它既用了能量去喷射物质，也使用了自己散发出来的辐射，使飞船推动。他的唯一坏处和反物质推进一样，都是需要承受巨大的重力。

在爱因斯坦的广义相对论里提到，有质量的物体是绝无可能达到光速的。这是因为如果有个物体达到了光速，产生出来的重力足以将自己整个飞船压成一张薄饼，三体中描述的核聚变推进，必须要在前进的时候泡在一种深海液里面，因为在水里面承受的重力会较小，从而让人们去在飞船推进的时候不至于整张身子被压成饼。但是曲速引擎依靠的是改变空间。本质上自己的位置并没有变化，就像有两个人抬轿子。前后都有人在奔跑，让你的轿子移动，但是你的轿子本质的位置并没有变化，只是人在移动而已。

不管怎么样，人类至今对宇宙的探索还十分有限，宇宙航行更是梦想。所以希望我们的科技可以尽快进步，让人类以后可以探索除月亮外的其他行星。