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在太空中进行星际旅行的一个非常重要的关键是建造一个可以快速 - 非常快的东西。另一件不那么明显的事情是什么?有效地击打刹车。
虽然太空旅行背后的目标是尽可能快地长途跋涉,但设计必须以任务为基础。如果你正试图前往宇宙学上相当于Bumfuck,Nowhere,快速停止并不那么重要 - 你甚至不需要为宇宙飞船制造制动机制。
但这并不是太空旅行的重点。你想要 去某地 - 或者是因为你试图从远处研究一个系统,或者你正试图登陆一个新的世界并在表面上探索它。
在任何一种情况下,你必须确保你可以放慢你的宇宙飞船,这样你就不会在眨眼之间跳过它(或者更糟糕的是撞到某些东西。)如果你只是做一次飞行 - 就像什么该 新视野 探测器正在用冥王星和其他世界在柯伊伯带上进行 - 你仍然需要足够慢以实际收集有价值的数据。如果你想进入一个行星的轨道空间,那么你 无疑 需要确保你的移动速度足够慢,以至于你不会简单地在那个世界的大气层中燃烧 - 或者像小行星那样撞到地面而没有神圣的感觉。
穿过地球天空的飞机使用阻力减速。没有气体可以利用它来减速。
那怎么刹车?工程师采用的一项技术称为航空制动,利用重力。基本上,航天器在进入目的地的细长椭圆轨道时应改变其速度。这是通过将反向推进系统(即从航天器的前方射出火焰)与行星自身的重力和大气相结合而发生的。如果大气层很厚,那么单个轨道通道应该可以有效地减慢航天器的速度。如果它很薄或不存在,那么几个轨道通道将使太空船的速度足够慢,以便最终进入围绕行星或被调查的月球的稳定轨道。
但这并不容易。例如,在火星周围实现最终稳定的轨道需要额外的六个月 后 宇宙飞船已经到达红色星球。如果您的推进系统是基于化学的,那么更薄的气氛意味着您必须浪费更多的燃料来减速并辅助空气动力学过程。如果你试图降落在地面上,这些成本要高得多。
当谈到可再生航天器推进系统时 - 制造机制仍未得到充分考虑。例如,让我们来看看突破星火计划,该计划计划以大约五分之一的光速将纳米技术发送到半人马座阿尔法星,使用光束推动太空船的太阳帆前进。
太阳帆可以成为轻型车辆的奇妙航天器推进形式。你只需依靠太阳的力量就可以向前移动。但是你有一个更大的问题要争论 - 你怎么放慢速度?像普通帆一样,这个想法是让帆的形状重新配置,以便它也可以利用太阳的力量减速。
那是 许多 说起来容易做起来难。毕竟,如果你的计划是前往一个新的恒星系统,你将无法实时控制航天器的航行。你还必须处理另一颗与帆相互作用的恒星。向该系统迈进意味着您可能首先朝着那个星(或星星)前进。
其他专家正试图以利用新兴技术形式的方式修改空中制动系统。其中一个最离奇的想法是磁层 - 这个项目刚刚通过其NASA创新高级概念计划资助,作为NASA下一期二期奖项的一部分。总部位于华盛顿州雷德蒙德的MSNW公司提议,该计划是在航天器周围创造一个与目标行星大气相互作用的磁化等离子屏障,并且比单独工作的传统航空制动系统更有助于降低车辆的速度。这个概念有点像一个看不见的降落伞。
当然,这个想法现在完全是概念性的。 MSNW工厂利用他们的50万美元拨款来推进磁层工作的研究,但谁知道他们是否能够接近实现工作原型。
与此同时,在航天器开发方面,制动仍然是一个被忽视的设计考虑因素。毫无疑问,速度是必不可少的,但重要的是要记住它就像我们在地球上驾驶汽车一样:如果我们不能放慢速度,那么快速行驶只会导致厄运。