不用火箭,我們也能靠這10個怪招去太空

不用火箭,我們也能靠這10個怪招去太空

要想將有效載荷送入太空,如今唯一的選擇就是火箭。然而,這種情況未來可能會發生改變,科學家們正在研究其他太空旅行方式,比如用太空電梯、水下太空槍、彈射器甚至氣球來旅行或將有效載荷送入太空。雖然其中有些方法看起來就像白日夢,但其他的可能在未來幾十年內成為現實,或許只有時間才能夠證明。

10:太空電梯

 圖片來源:NBC太空電梯就是從地面直達太空的電梯。1895年,俄羅斯科學家康斯坦丁‧齊奧爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)首次提出了這一想法。電梯系統由四到六條電纜組成,每根電纜都連接有電磁運載器(實際上就是電梯),它將通向太空或上層大氣中的不同平台。電梯將以每小時數千公里的速度運行,上端連接到太空站甚至小行星上,底部則連接到地面上高50公里的塔上。地面塔將沿赤道建造,因為其他地區容易受到颶風和龍捲風襲擊。NASA相信,將來太空電梯將取代或減少我們對火箭的依賴。太空電梯將把0.5公斤有效載荷送入太空的成本從3500美元降低到25.9美元。

9:天鉤

 圖片來源:moonwards.com天鉤就像從外太空伸出來的巨大魚鉤,停在天空的某個地方。天鉤通常被視為縮小版的太空電梯,兩者原理基本相同,只是天鉤上的電纜並未連接地面,也沒有地面站。有效載荷首先由火箭或其他推進裝置運載,並附著在將其送入外太空的天鉤纜繩末端。有人提出,天鉤也可以反過來把從小行星和其他行星開採的礦物運送到地球。

8:太空槍

 圖片來源:phys.org大型太空槍能夠將有效載荷射入太空,但它不能用於發射人類,因為其巨大力量可能導致人類直接死亡。發明家約翰‧亨特(John Hunter)曾提出打造1,100公尺長太空槍的設想,並將其稱為QuickLauncher。亨特在1992年開始研究QuickLauncher,甚至測試了130米長的原型。完成後,QuickLauncher可被安裝在赤道附近海面490公尺以下的某個地方,只有槍管的頂部和將槍管上部固定在水面上的鑽機可以看到。亨特表示,QuickLauncher將把有效載荷送入太空的成本降低到每公斤113美元。他相信,如果他能夠獲得5億美元的資金,這種太空槍有望在7年內誕生。

7:電磁彈射器

 圖片來源:phys.org2012年,太空工程師喬治‧梅斯(George Maise)和磁懸浮列車發明人詹姆斯‧鮑威爾(James Powell)致力於製造他們所謂的StarTram的大型彈射器。StarTram就像在捷運裡運行的高速磁懸浮列車,其運行管道一端在地面上,另一端則在上層大氣中。不過,上層大氣中的管道末端仍然用鋼樑或類似的東西牢牢地固定在地面上。有效載荷將被磁加速,直到其到達另一端被彈射出去,以繼續太空之旅。發明者計畫製造兩個大型彈射裝置,分別用於貨運載人。其中,貨運裝置將耗資200億美元建造,並在大約10年內準備就緒。載人版造價估計為600億美元,將在大約20年內完成。StarTram預計將1公斤貨物送入太空成本僅為50美元,將人類送上國際太空站只需要5,000美元,而不是2,000萬美元。此外,StarTram可以用來保護地球免受大型小行星的撞擊,捕捉太陽能,並允許我們從小行星上開採原材料。

6:發射回路 

 圖片來源:medium.com發射回路將由保護材料覆蓋的磁性電纜組成,它被視為電磁彈射器的高級版本。然而,發射回路的兩端都將建在地面上,而不是一端建在空中。但軌道中心會升上天空,就像雲霄飛車那樣。飛船或火車將從軌道的一端出發,在軌道中心被射入太空。雖然這個想法聽起來很有前途,但我們不太可能很快看到其成為現實,因為建造它將花費大量資金。

5:彈弩

 圖片來源:techcrunch.com名為SpinLaunch的太空初創公司正在考慮用彈弩將有效載荷送入太空。彈弩實際上就是高速旋轉的離心機,它旋轉的速度非常快,能以每小時4,800公里的速度將有效載荷甩入太空。美國太空總署(NASA)也測試過類似的技術,儘管它是用鐵軌而不是離心機。不過,NASA放棄了這個項目,因為它不如火箭可靠。不過,SpinLaunch相信這項技術會成功,其主要挑戰在於空氣阻力,後者可能阻止有效載荷進入太空。

4:氣球

 圖片來源:gearjunkie.com名為World View的公司更喜歡用傳統方法,希望用氦氣球發射有效載荷。這些氣球會升到同溫層和太空,每次能夠搭載兩名飛行員和六名遊客。飛行時間為6個小時,每個座位票價約為7.5萬美元。雖然World View在2014年6月18日成功試飛了原型機,但錯過了2016年首飛的最後期限。氣球的一大缺點是速度太慢,它需要兩個小時才能到達太空,而火箭還不到四分鐘。然而,氣球將為遊客提供更令人驚嘆的景色。此外,乘客將不必經歷火箭的爆炸起飛和重力束縛。該公司已經開發出預防和安全措施,防止氣球落回地球或飛向太空。

3:超音速飛機

 圖片來源:theglobeandmail.com查爾斯‧龐巴迪(Charles Bombardier)和胡安‧加西亞‧曼西拉(Juan Garcia Mansilla)建議使用特殊飛機進行太空旅行,比如配備噴氣發動機的超音速或高超音速飛機,它可以轉化成火箭進入太空。要返回地球時,則轉換回飛機模式。當把液氧注入廢氣時,噴氣發動機就變成了火箭。當它達到脫離地球大氣層的速度時,速度就會加快。然而,龐巴迪和曼西拉並不真正關心太空旅行,他們實際上想讓他們的飛機用於商務旅行。這種飛機將進入太空,利用地球曲率來縮短飛行時間。例如,它可以在不到3小時內完成從洛杉磯到雪梨之間的12,200公里旅程,而傳統飛機需要14小時。然而,飛機外部的鏡頭可以讓乘客看到飛機外部場景,且在飛機再次進入地球時體驗一分鐘的失重狀態。 

2:軌道環

 圖片來源:bisbos.com軌道環與太空電梯密切相關。然而,與電梯不同的是,它是個環繞地球的巨大圓環。環上的幾個點將與地球上的地面站相連,地面站將安裝電梯,使我們能夠進入太空。軌道環最早是由尼古拉‧特斯拉(Nikola Tesla)在19世紀70年代提出的。然而,保羅‧伯奇(Paul Birch)在1982年提出現代軌道環後,他被認定為這項技術的發明者。伯奇建議用太空中的礦物製造軌道環。不幸的是,沒有人熱衷於這個項目,因為伯奇認為其將耗資31萬億美元。

1:太空噴泉

 圖片來源:orionsarm.com太空噴泉被認為是太空電梯的替代品。它們有地面站和太空站,但之間沒有電梯。這個想法是由包括羅伯特‧佛瓦德(Robert L. Forward)在內的六人團隊提出的,他在自己的書《與魔術無異》(Indistinguishable from Magic)中解釋了這個想法。這個發明被稱為太空噴泉,因為它像噴泉那樣工作。如果水的力量保持恆定,球就可以保持在噴泉水面上。與此同時,落回噴泉的水會被重複使用,以保持小球不掉下來。這個過程會往復循環。太空噴泉的地面站是個「U」形的腔體,而太空站是個上下顛倒的「U」形腔體。太空站仍然在太空中,地面站向它發射數以百萬計的磁性小球。太空站將這些球彈射回地面站,然後循環往復。然而,地面站的牆壁將內襯電磁加速器,可以將任何有效載荷發射到太空。太空噴泉仍然是不可行的,因為它需要龐大的能量支持。距離地面2,000公里的太空噴泉所需要的能量相當於整個城市的消耗。

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