【456百科】夜空中最近的恒星！抵达它需要多久？这样的星际旅行是天方夜谭？

《星际旅行：一个天文学家的指南》讨论了关于宇宙高速旅行的现代设计开发。

在很大程度上，速度决定了一切！

使用我们当今现有的化学推进系统，并引用来自木星的“引力弹弓”，我们的速度能够达到150，000英里/小时。伽利略探测器在当今人造体中拥有最快的速度。速度可达106，000英里/小时（18km/s）。半人马座阿尔法星距离地球约4.3光年（40万亿千米）。以这个速度，到达半人马座阿尔法星需要72，000年的时间。这还不包括减速推进器以进入系统的时间。

火箭设计者于二十世纪五十年代起研究离子推进器。这种技术在科幻小说中被时常提及。离子推进器就曾出现在1968年9月播出的星际迷航剧集“史波克的大脑”中。片中，入侵者偷走了史波克的大脑并逃入了一个离子供能的宇宙飞船中。同样的技术也被间歇地应用于高度控制11号机休斯通讯卫星。此卫星在地球上空22，300英里（35，885km）处对地同步。2007年NASA的Glenn研究中心对NASA NEXT离子发动机进行了试验。上图为发动机火力全开时影像。

深空一号是第一架将离子技术作为主要推进方式的航天器。不同于会产生炙热推力的典型火箭，当通了电的氙原子被推出离子发动机时，发动机会闪耀奇异的蓝光。 相机闪光灯和灯塔探照灯中也有同样的氙气。慢慢加速发动机，每一个氙原子都会被剥离一个电子，留下一个带电粒子。那就是离子。

由探测器的太阳板供电，震动这些离子。再将发动机射出的离子加速至高速。这就为探测器提供了推力。离子被射入太空的速度高达68,000英里（109,430km）/小时。但由于深空一号远重于离子，所以它前进的速度并没有这么快。它的航行速度接近于33,000英里（53,100km)/小时。

推力本身的重量出奇的轻。大约就是一张纸在你手上的感觉。Rayman曾说过：“如果你的任务是快速抵达目的地或即刻加速，那么离子推进器并不是一个好的选择。将它的速度从0调至60（英里/小时）需要4天。只能说加速它需要耐心。”

但一旦离子推进器达至高速，它的加速度无可匹敌。在长距离航行中，它产生的加速度是传统火箭每磅油产生的推力的十倍。每日宇宙飞船加速15到20英里(25到32km)/小时。等到任务尾声，深空一号的离子发动机已增速至6,800英里（11,000km)/小时。

运用现有推进技术，再每日增速25公里/小时的十倍，那么在4900年内，速度就可达到光速的一半（5.4亿km/小时）。在去半人马座阿尔法星的旅途中，我们需要在前半程加速和转弯，后半程减速。那么行程时间运算如下：

至转弯点的距离=2.1光年或20万亿公里

10×加速度=250km/小时/天或8×10-7km/s/s

在这个加速度下，距离=1/2加速度×时间^2

所以，时间=228年。

转弯和减速还需要228年，那么行程总时长就需要456年。

有趣的是运用同样的离子火箭技术，我们可以在270天内抵达火星。所以这种技术突破并非难事。如果我们可以做到在30天内到达火星，那么利用同样的技术我们就能在大约50年或是人类寿命内到达半人马座阿尔法星！

如果想要在30年内抵达半人马座阿尔法星，就需要在15年内到达距离2.1光年的中点。这就需要每日17kms/s的加速度。这比深空一号快了一千倍。以此节奏，我们将在大约一个月的时间里以与太阳风（500km/s）一样的速度航行。随即以1700km/s的速度在100天内通过冥王星轨道。

而核火箭技术可以使旅途变得更快，因为它的排气速率高达光速的20%甚至更快。以这个速度，不到25年我们就可抵达半人马座阿尔法星！以下就是用于星际旅行的核热火箭设计图。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astronomycafe

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