为什么化学火箭和星际旅行格格不入

一根牙签证明了没有人能用传统的火箭技术快速到达星星

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


这是一个许多空间科学专业的学生都问过自己的问题。为什么我不能建造一个非常大的火箭来前往其他恒星和星系的其他地方呢?

我想分享一个对此问题的解答版本,直接摘自我在哥伦比亚大学教授的一门课程。不出所料,答案来自齐奥尔科夫斯基火箭方程。这个数学表达式将有效载荷的期望速度与火箭的总质量(因此对于传统火箭而言是其化学燃料)以及燃料从系统末端喷出的速度(即所谓的排气速度)联系起来。

为了解决这个问题,我们首先要问,如果宇宙飞船要到达,例如,距离仅4.37光年的半人马座阿尔法星A/B系统,并在轻松的100年任务中到达,那么它需要什么样的最大速度。


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考虑到加速和减速以便真正到达半人马座阿尔法星而不是呼啸而过,您需要的最大速度约为每秒26,200公里(约为光速的4.4%)。

接下来我们选择一个宇宙飞船或有效载荷。

我选择一根牙签。

接下来发生的事情是这样的

来源:C. Scharf 2017

这就是结果。所需的燃料量将超过可观测宇宙质量的102200倍。

哎哟。

这就是为什么,除非您有数万年的时间可以消磨,否则您不会用化学火箭前往星星。

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