每当提到“人类的一大步”时,绝大数人想到的可能是美国宇航员阿姆斯特朗在月球上的那 “一小步”。但是,来自美国的著名的化学工程师Donald Roy Pettit却不这么认为,他认为人类巨大的飞跃标志是可以实现绕地轨道飞行,而不单单是登月这么简单。
Pettit的另一个身份是在国际空间站停留时间最长的一名NASA宇航员
这个人类的“一小步”,也是人类的“第一步”。它位于距地仅约400km的高空,然而若想把航天器发射到这个高度,所需要的燃料总能量却达到了登陆火星所需能量的一半!探月工程所耗能量也仅比达到“第一步”多出了小小的一部分。发射航天器的第一步就是克服地球重力的过程,也是消耗最大的一个部分,一旦燃料计算出现失误,哪怕少了一小杯的量也会导致整个发射任务前功尽弃!
正是因为地球重力的影响,目前航天器所携带燃料质量占比高达航天器总质量的80-90%,这意味着宇航员乘坐在火箭上的感觉极其不稳当,仿佛坐在一块浇满汽油的炸药包上。同时,航天器的空间也被燃料侵占到连足够的补给、科学仪器和活动空间都难以满足。
印度重型火箭
尽管困难重重,人类无疑是幸运的。科学家利用Tsiolkovsky方程计算得到,地球的逃逸速度为11200 m/s。也就是说只有当火箭速度达到11.2km每秒时,才有可能摆脱地球引力的束缚顺利升入太空。
而一旦地球半径变大一些,达到约9700km(地球实际半径6371km)时,即使利用人类目前最高效的火箭发射器(液氢燃料占比96%)也无法将火箭送入太空!那个时候,恐怕要想办法研发更新更高效的燃料,或者放弃利用火箭的方式进入太空了。
如此看来,目前人类进入太空的方式实在是低效率,若想长久发展恐无以为继。现在要做的是必须通过新的技术手段来克服重力对人类探索的束缚,如反重力物质。但遗憾的是就目前研究发现来看,做到这一点尚需要一次更大的突破。
那么,真就没有其他办法了吗?在月球上建立发射基地无疑是一个不错的选择。在月球上,逃逸速度仅是地球的21.3%,如果把在地球上发射火箭比喻成咆哮,那么在月球只需要轻轻咳一下就可以实现奔向太空。
此外,还可以收集月球本身或附近天体的材料来利用3D打印和材料加工技术来建造基地、飞船和其他工具。再或者,将月球作为太空探索的“加油站”也是不错的选择。不论如何,重力都必须是我们要克服的一大难题,摆脱引力的束缚,我们才能拓展更深的未知的世界! |