為什麼化學火箭和星際旅行格格不入

一根牙籤證明了沒有人能用傳統的火箭技術快速到達星星

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


這是一個許多空間科學專業的學生都問過自己的問題。為什麼我不能建造一個非常大的火箭來前往其他恆星和星系的其他地方呢?

我想分享一個對此問題的解答版本,直接摘自我在哥倫比亞大學教授的一門課程。不出所料,答案來自齊奧爾科夫斯基火箭方程。這個數學表示式將有效載荷的期望速度與火箭的總質量(因此對於傳統火箭而言是其化學燃料)以及燃料從系統末端噴出的速度(即所謂的排氣速度)聯絡起來。

為了解決這個問題,我們首先要問,如果宇宙飛船要到達,例如,距離僅4.37光年的半人馬座阿爾法星A/B系統,並在輕鬆的100年任務中到達,那麼它需要什麼樣的最大速度。


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考慮到加速和減速以便真正到達半人馬座阿爾法星而不是呼嘯而過,您需要的最大速度約為每秒26,200公里(約為光速的4.4%)。

接下來我們選擇一個宇宙飛船或有效載荷。

我選擇一根牙籤。

接下來發生的事情是這樣的

來源:C. Scharf 2017

這就是結果。所需的燃料量將超過可觀測宇宙質量的102200倍。

哎喲。

這就是為什麼,除非您有數萬年的時間可以消磨,否則您不會用化學火箭前往星星。

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