未來(lái)太空旅行有哪些道路可走？人類從很早之前就開始著眼于仰望星空來(lái)尋求靈感、啟迪及刺激。二十世紀(jì)，我們?cè)谔剿魈疹I(lǐng)域邁出了一大步，20世紀(jì)50年代，我們發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，緊隨其后在1969年，阿波羅11號(hào)成功登月， 1998年，國(guó)際空間站升空。今天，鑒于人們對(duì)全球變暖和氣候變化的日益關(guān)注，我們的視野更加開闊、志向也更加遠(yuǎn)大。也許并不難理解為何NASA、Space X、波音公司以及其他各個(gè)公司致力于研究高空發(fā)射火箭讓火箭飛往其他的目的地。

火星登陸計(jì)劃和太空飛行商業(yè)化似乎近在咫尺，但具體的技術(shù)進(jìn)步步伐以及它必須如何發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)人類的星空夢(mèng)想仍是一個(gè)未知數(shù)。在我們面前需要克服的最大最公認(rèn)的困難是如何解決到達(dá)太空任何地方所花費(fèi)的實(shí)際時(shí)間。你可以在一周內(nèi)到達(dá)月球，但前往火星需要好幾個(gè)月。因此，如何縮短宇宙間的往返時(shí)間是我們必須鉆研的問題。傳統(tǒng)化學(xué)火箭不僅落后于時(shí)代，且效率低下，因?yàn)樗麄児馐沁M(jìn)入地球同步軌道就需要消耗高達(dá)自身重量10~15倍的燃料。因此我們非常需要一個(gè)更新更可靠的推進(jìn)系統(tǒng)，用更少的燃料獲取更快的速度，或者在發(fā)射過程中制造燃料。

這可以讓我們擺脫發(fā)射窗口目前對(duì)我們的制約，決定我們是否能夠從西頓發(fā)射到火星。當(dāng)前來(lái)說(shuō)火箭發(fā)射的最佳時(shí)間大約每?jī)赡瓿霈F(xiàn)一次。當(dāng)軌道運(yùn)行到最佳位置時(shí)，我們可以每周、每天甚至每小時(shí)發(fā)射載人火箭或者補(bǔ)給船。在達(dá)到功率要求的條件下，太陽(yáng)帆是一個(gè)較為抓人眼球的方案。它們的工作原理正如它們的名字所示，是用特殊材質(zhì)的鏡子制成的巨大的帆，可以讓它們通過太陽(yáng)風(fēng)來(lái)確定自己的位置和方向。

令人感到驚奇的是，它們?cè)缫驯贿\(yùn)用在2010年太空航行中掠過金星的日本的伊卡洛斯探測(cè)器上，但是它們的缺點(diǎn)在于，當(dāng)飛船離太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn)時(shí)，它們的能量會(huì)削減，如果最終目的地完全脫離了太陽(yáng)系，那么太陽(yáng)帆只能航行這段距離而不能折返。除此之外，核脈沖推進(jìn)是另外一種方案，但引爆核裝置制造推力產(chǎn)生的破壞性要大得多。

1963年生效的《部分核禁試條約》禁止航天領(lǐng)域（在大氣層及外層空間進(jìn)行任何核爆炸和試驗(yàn)爆炸）。但仍有支持者認(rèn)為，有效利用核彈產(chǎn)生的爆炸力作助推能讓航天器以光速的12%飛行。顯然，這種方法并非萬(wàn)無(wú)一失，在航天器中填充核彈頭會(huì)給航天任務(wù)帶來(lái)難以估量的危險(xiǎn)。即使這個(gè)想法能安全實(shí)現(xiàn)，這些核彈頭產(chǎn)生的重力可能將船上所有人置于死地。核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)和離子推進(jìn)器由于燃料需求顯著降低，是可行的方法。

這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料需求較低，能以相對(duì)較小的推力為飛船的長(zhǎng)距離航程提供動(dòng)力。這意味著雖然它們遠(yuǎn)不及核脈沖推進(jìn)那么快，但它們更安全。核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)仍處在開發(fā)階段，但NASA在離子推進(jìn)器方面已進(jìn)行過多年實(shí)驗(yàn)。深空1號(hào)探測(cè)器于1998年發(fā)射，是NASA新千年計(jì)劃中的一項(xiàng)，其在旅程中使用了氣體離子發(fā)動(dòng)機(jī)，由于該系統(tǒng)是電動(dòng)的，因此無(wú)需攜帶成噸的燃料。

一旦你離開地面并進(jìn)入軌道，太陽(yáng)能發(fā)電可能是在外層空間發(fā)電最人盡皆知的方法。這是因?yàn)檫@里缺乏大氣且離太陽(yáng)更近，使太陽(yáng)能電池板效率更高。然而，隨著太陽(yáng)能的降臨，太陽(yáng)輻射則可能會(huì)對(duì)船身造成損壞，尤其是當(dāng)它們長(zhǎng)時(shí)間暴露在陽(yáng)光下時(shí)。NASA 還在開發(fā)一種新型電池，計(jì)劃用于未來(lái)前往木星眾多衛(wèi)星之一的歐羅巴星（木衛(wèi)二，1610年被伽利略發(fā)現(xiàn)，是木星的第六顆已知衛(wèi)星，在伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中離木星第二近）。這些超級(jí)強(qiáng)大的電池包能夠在極端溫度和放射性條件下工作。

最后，還有放射性同位素?zé)犭姍C(jī)或 RTGS，使用癸烷钚來(lái)產(chǎn)生據(jù)說(shuō)可以持續(xù)數(shù)十年的熱量和電力。RTGS 確實(shí)有他們的追隨者，但同樣也引起了與核脈沖推進(jìn)類似的擔(dān)憂。如果 RTG 受到任何損壞，它可以成為船上致命的載物。所以太空專家開發(fā)了一種超高效的推進(jìn)系統(tǒng)和一種萬(wàn)無(wú)一失的方式來(lái)為飛船加油。那么，新的問題可能要那些能在更短時(shí)間以更快速度覆蓋更遠(yuǎn)距離的能源來(lái)解開了。

即使與我們最近的行星鄰居火星，盡管與目前地球上最重要的任務(wù)控制中心之間的延遲最低，也有著明顯的通信延遲。發(fā)送和接收無(wú)線電信號(hào)之間的時(shí)間間隔約為3分鐘，除特別緊急的情況外這種延遲造成的不便相當(dāng)容易處理。但這種延遲可以攀升至 24 分鐘，具體試情況而定，因?yàn)檫@些差距只會(huì)在我們嘗試前往其他地方時(shí)擴(kuò)大?！?/p>

解決方案包括建立一個(gè)大型基于外太空的網(wǎng)絡(luò)，以此來(lái)利用太陽(yáng)提升我們標(biāo)準(zhǔn)化傳輸速度，也可以在系統(tǒng)全面建立巨型衛(wèi)星群組，亦或是使用新型Treena通信設(shè)施，然而這些方案明顯的缺漏是在目前看來(lái)大部分僅僅在理論上能成立。當(dāng)然，我們將科幻中的虛擬概念，應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中時(shí)，幾乎可以規(guī)避一切通信方面的問題。

遠(yuǎn)距傳送

2017年，我們有史以來(lái)第一次成功將一個(gè)光子從地球傳送到環(huán)地衛(wèi)星軌道，僅僅是這樣，我們已經(jīng)是取得了一些真正的進(jìn)展。如果我們身體里的原子以某種方式被分解并被傳送，作為人類肯定會(huì)死亡。

但如果在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，遠(yuǎn)距離傳送是一個(gè)常規(guī)的程序，那么屆時(shí)我們只需飛到其他星球，以便在那個(gè)星球上建立一個(gè)遠(yuǎn)距離傳送機(jī)。至此之后，我們便可以輕松的在地球和其他星球之間穿梭了。但是很顯然，我們到那一天還有很長(zhǎng)的路要走。

最后一個(gè)問題，我們需要在這里，在這個(gè)舊星球上去尋找生理上準(zhǔn)備好的地球人駕駛飛船。NASA和其他航天機(jī)構(gòu)對(duì)于未來(lái)宇航員這個(gè)群體已經(jīng)進(jìn)行了各式各樣的學(xué)術(shù)研討，他們研究長(zhǎng)期隔離環(huán)境旅行對(duì)獨(dú)自旅行者的影響，除此之外還對(duì)宇航員們的團(tuán)體動(dòng)力變化進(jìn)行研究。任何進(jìn)行遠(yuǎn)距離旅行的宇航員在旅行過程中，都會(huì)被設(shè)定一系列嚴(yán)格的日常訓(xùn)練，當(dāng)他們面臨生理上肌肉萎縮和心理上的孤獨(dú)感時(shí)，這些訓(xùn)練會(huì)有助于保持他們生理和心理的健康。即便如此, 目前在太空的停留最長(zhǎng)時(shí)間只有437天，因此，第一個(gè)進(jìn)行遠(yuǎn)距旅行的宇航員很有可能會(huì)遇到一些意料之外的健康問題，不過還算是降低了一部分健康風(fēng)險(xiǎn)。

隨著科幻形式的發(fā)展，在未來(lái)的太空任務(wù)中，類似于曾經(jīng)流行的健身追蹤的生物監(jiān)測(cè)手表將發(fā)揮重要作用，當(dāng)然這種可穿戴科技產(chǎn)品會(huì)攜帶更多人工智能的信息處理器，而處于遠(yuǎn)距離旅行的宇航員毫無(wú)疑問會(huì)依賴這種高科技產(chǎn)品。

我們?cè)谑滞笊吓宕魉蛘呤峭ㄟ^熒幕與它對(duì)話。

所有這些行為留給我們最后的問題是“現(xiàn)在各種公司都在競(jìng)相把人類送上火星，在這之后我們將何去何從?”

人們很容易忘記人類還有很多地方可以探索。最初甚至有人說(shuō)，我們最明智的做法是在離地球更近的地方先建立一個(gè)封閉的殖民地——比如說(shuō)先在月球上建立基地，然后再前往火星。

但其他人已經(jīng)在木星和土星的各種衛(wèi)星上做更長(zhǎng)遠(yuǎn)的打算。

有的人甚至想登陸金星——這離我們第二近的行星（僅次于火星）。

很顯然，太空技術(shù)還需要走很長(zhǎng)的路來(lái)滿足這些遙不可及的夢(mèng)想，但是人類中最聰明的頭腦已經(jīng)下定了決心要向外太空進(jìn)軍。

下一代的太空船將會(huì)發(fā)射的物品將與我們見過的任何東西都不同。

它將用更少的燃料走更遠(yuǎn)的路，并為那些有幸乘坐的人呈現(xiàn)一個(gè)包羅萬(wàn)象的世外桃源。

無(wú)論目的地是火星還是月球還是幾千英里外的其他地方，我們都在制造名為“老虎”的機(jī)器

相關(guān)知識(shí)

火星是距離太陽(yáng)第四遠(yuǎn)的行星，同時(shí)它還是太陽(yáng)系中第二小的行星，僅比水星大。

在英語(yǔ)中，火星（Mars）是古羅馬戰(zhàn)神的名字。Rp

火星表面普遍存在著氧化鐵，這使得火星在人類肉眼可見的天體中呈現(xiàn)出獨(dú)特的紅色。因此人們也通常稱其為“紅色星球”。

火星是一個(gè)具有稀薄大氣層的類地行星，其表面特征類似于月球上的撞擊坑以及地球上的山谷、沙漠和極地冰帽。

火星的晝夜和四季更替和地球的類似，這是因?yàn)閮烧叩淖赞D(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于黃道平面的傾斜程度是相似的。

奧林匹斯山坐落于火星，它是太陽(yáng)系中已知的最大最高的火山?！覆殚嗁Y料得知現(xiàn)在太陽(yáng)系最高的山是灶神星（4 vesta）的瑞亞西爾維婭山（Rheasilvia Central Peak），高22.5km，奧利匹斯山高21.9km。在此修正了文本」

同時(shí)火星也是太陽(yáng)系中最大的峽谷之一——水手谷的所在地。

火星北半球光滑的北極星盆地覆蓋了其星球表面面積的40%，它可能是由于一次巨大的撞擊而產(chǎn)生的。

火星有兩個(gè)衛(wèi)星，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們都很小而且形狀不規(guī)則。

這些可能是被火星捕獲的小行星，類似于火星特洛伊天體5261 Eureka。

參考資料

1963年7月15日，美、英、蘇在莫斯科恢復(fù)談判，很快達(dá)成協(xié)議。8月5日，三國(guó)在莫斯科簽署了《禁止在大氣層、外層空間和水下進(jìn)行核武器試驗(yàn)條約》，即《部分核禁試條約》。條約規(guī)定締約國(guó)保證在大氣層、外層空間或水下“禁止，防止并且不進(jìn)行任何試驗(yàn)爆炸或任何其他核爆炸”，還保證“不引起，鼓勵(lì)或以任何方式參加”上述核武器試驗(yàn)爆炸或其他核試驗(yàn)。

核彈利用爆炸性核反應(yīng)釋放出巨大能量，爆炸性核反應(yīng)是利用能自持快速進(jìn)行的原子核裂變或聚變反應(yīng)。核彈頭，裝有核戰(zhàn)斗部的導(dǎo)彈。又稱“彈道導(dǎo)彈的有效載荷”。位于彈道導(dǎo)彈的前端部，是在飛行過程中與彈體分離并再入大氣層的部分，故英、美等國(guó)稱之為“再入飛行器”。它利用所裝的核戰(zhàn)斗部適時(shí)產(chǎn)生核爆炸，對(duì)目標(biāo)實(shí)施大規(guī)模殺傷破壞。

“熱核彈頭”——是第二代核彈頭，也就是氫彈，由原子彈引爆氫彈，它是核裂變加核聚變——原子彈放出來(lái)的高能中子與氘化鋰反應(yīng)生成氚，氚和氘聚合產(chǎn)生能量。由于氫彈的聚變條件需要數(shù)千萬(wàn)度的高溫，相對(duì)于原子彈的引爆溫度非常之高，所以氫彈頭也叫做熱核彈頭，蘇聯(lián)于1961年在新地島試爆的大伊萬(wàn)即屬于此類，鑒于威力遠(yuǎn)超過落后的原子彈，所以世界上真正的戰(zhàn)略核武器恐多在此列。

重力，別名地心引力，即一切有質(zhì)量的物體之間產(chǎn)生的互相吸引的作用力。地球?qū)ζ渌矬w的這種作用力，叫做地心引力。其他物體所受到的地心引力方向向著任何方向。

地面物體所受的重力只是萬(wàn)有引力的在地球表面附近的一種表現(xiàn)。在物理學(xué)上，萬(wàn)有引力是指具物體之間加速靠近的趨勢(shì)。地球的吸引作用使附近的物體向地面下落。萬(wàn)有引力是太陽(yáng)系等星系存在的原因；沒有萬(wàn)有引力天體將無(wú)法相互吸引形成天體系統(tǒng)。萬(wàn)有引力同時(shí)也使地球和其他天體按照它們自身的軌道圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，月球按照自身的軌道圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，形成潮汐，以及其他我們所觀察到的各種各樣的自然現(xiàn)象。萬(wàn)有引力是使物體獲得重量的因素。

核聚變引擎

核聚變（nuclear fusion），核聚變，即輕原子核（例如氘和氚）結(jié)合成較重原子核（例如氦）時(shí)放出巨大能量。核是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個(gè)原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核（如氦），中子雖然質(zhì)量比較大，但是由于中子不帶電，因此也能夠在這個(gè)碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來(lái)，大量電子和中子的釋放所表現(xiàn)出來(lái)的就是巨大的能量釋放。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放?？茖W(xué)家正在努力研究可控核聚變，核聚變可能成為未來(lái)的能量來(lái)源。

核聚變是核裂變相反的核反應(yīng)形式，核裂變指由重的原子核（主要是指鈾核或钚核）分裂成兩個(gè)或多個(gè)質(zhì)量較小的原子的一種核反應(yīng)形式。原子彈或核能發(fā)電廠的能量來(lái)源就是核裂變。

核聚變火箭：科學(xué)家設(shè)想了使用核聚變火箭將人類送入火星軌道的新藍(lán)圖，藝術(shù)家構(gòu)思的核聚變火箭配備了太陽(yáng)能電池板，主要用于宇宙飛船啟動(dòng)段的能量收集。來(lái)自華盛頓大學(xué)的研究人員稱，人類一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速行星際航行，核聚變動(dòng)力技術(shù)將為我們帶來(lái)新的能量源，采用與太陽(yáng)類似的聚變反應(yīng)。該機(jī)構(gòu)的科學(xué)家正在雷蒙德空間推進(jìn)公司進(jìn)行聚變火箭動(dòng)力的研究。

離子推力器，又稱離子發(fā)動(dòng)機(jī)，為空間電推進(jìn)技術(shù)中的一種，其特點(diǎn)是推力小、比沖高，廣泛應(yīng)用于空間推進(jìn)，如航天器姿態(tài)控制、位置保持、軌道機(jī)動(dòng)和星際飛行等。其原理是先將氣態(tài)工質(zhì)電離，并在強(qiáng)電場(chǎng)作用下將離子加速噴出，通過反作用力推動(dòng)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整或者軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)。與傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)方式相比，離子推力器需要的工質(zhì)質(zhì)量小，是已經(jīng)實(shí)用化的推進(jìn)技術(shù)中最為適合長(zhǎng)距離航行的。

核脈沖推進(jìn)技術(shù)（英語(yǔ)：Nuclear pulse propulsion，或NASA的一份文檔中稱呼過的外部脈沖等離子推進(jìn) external pulsed plasma propulsion）是一個(gè)提議中的使用核爆做推力的航天器推進(jìn)技術(shù)。

深空1號(hào)探測(cè)器

深空一號(hào)（英語(yǔ)：Deep Space 1）是美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署探測(cè)小行星與彗星的計(jì)數(shù)，于1998年發(fā)射升空。在2001年之后，科學(xué)家決定讓深空一號(hào)繞行太陽(yáng)。深空一號(hào)是世界上第一艘由電腦導(dǎo)航，并由科幻家們?cè)O(shè)想的離子發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)，且能夠獨(dú)立思考。

航天器軌道（spacecraft orbit）航天器質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括發(fā)射軌道、運(yùn)行軌道、返回軌道等。航天器軌道（spacecraft） 航天器質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括發(fā)射軌道、運(yùn)行軌道、返回軌道等。根據(jù)航天器的任務(wù)，運(yùn)行軌道分為人造地球衛(wèi)星運(yùn)行軌道、月球探測(cè)器軌道、行星探測(cè)器軌道等。

木衛(wèi)二Europa，在1610年被伽利略發(fā)現(xiàn)，是木星的第六顆已知衛(wèi)星，是木星的第四大衛(wèi)星，在伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中離木星第二近。木衛(wèi)二（Europa，歐羅巴）是一個(gè)溫和的世界，其表面被冰層覆蓋，底層是一片海洋?？茖W(xué)家認(rèn)為，地球海洋孕育了生命，而與地球有類似環(huán)境的木衛(wèi)二，也有可能孕育生命。因此，木衛(wèi)二的冰下海洋成為科學(xué)家尋找地外生命的目標(biāo)之一。

太陽(yáng)系中大約165顆衛(wèi)星里只知道有7顆衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四、土衛(wèi)二、土衛(wèi)六和海衛(wèi)一）擁有大氣層。不像地球的大氣中的氧，木衛(wèi)二的氧并不是生物形成的。它最可能是由于太陽(yáng)光中的電荷粒子撞擊木衛(wèi)二的冰質(zhì)表面而產(chǎn)生水蒸氣，然后分成氫氣和氧氣。氫氣脫離，留下了氧氣。

木衛(wèi)二與木衛(wèi)一的組成與類地行星相似：主要由硅酸鹽巖石組成。但是與木衛(wèi)一不同，木衛(wèi)二其外層分布著厚度達(dá)100公里的冰層，由于其存在內(nèi)部能量源，冰下深處或擁有液態(tài)水世界，該天體表面非?！肮饣保矒艨訑?shù)量較少，這說(shuō)明“歐羅巴”星球的地質(zhì)構(gòu)造比較活躍， 從伽利略號(hào)發(fā)回的數(shù)據(jù)表明木衛(wèi)二有內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)，并可能有一個(gè)小型金屬內(nèi)核。

2013年12月11日，美國(guó)NASA宣布，木衛(wèi)二表面發(fā)現(xiàn)黏土質(zhì)礦物或可育成新生命。木衛(wèi)二表面布滿了冰層，冰層溫度在零下26度左右冰層下有海洋，比地球最深的海洋還要深96公里。

2016年9月26日消息，美國(guó)宇航局專家杰夫·尤德稱，木衛(wèi)二的地下海洋被認(rèn)為是太陽(yáng)系中最有希望存有生命的地方。

放射性同位素?zé)犭姍C(jī)（Radioisotope Thermoelectric Generator，縮寫RTG、RITEG）是一種利用放射性衰變獲得能量的發(fā)電機(jī)。 此裝置利用熱電偶陣列（應(yīng)用了西貝克效應(yīng)）接收了一些合適的放射性物質(zhì)在衰變時(shí)所放出熱量再將其轉(zhuǎn)成電能。

此熱電機(jī)也可被視為一種電池，而被當(dāng)作一種能源裝設(shè)在人造衛(wèi)星、太空探測(cè)器與無(wú)人遙控設(shè)備上，如蘇聯(lián)建立在極地的燈塔一樣，在一些無(wú)人或沒有人能維護(hù)到的地方，要供應(yīng)少于百瓦的電力且需要的時(shí)間是燃料電池、電池組、發(fā)電機(jī)供應(yīng)不來(lái)而太陽(yáng)能電池在此地方又不能起作用時(shí)，放射性同位素?zé)犭姍C(jī)就是理想的能源。

癸烷指分子結(jié)構(gòu)中含10個(gè)碳原子和22個(gè)氫原子的烷烴，化學(xué)式為C10H22，有75種同分異構(gòu)體，如不特別說(shuō)明，癸烷一般指正癸烷。钚是一種放射性元素，原子序數(shù)為94，元素符號(hào)Pu，是原子能工業(yè)的一種重要原料，可作為核燃料和核武器的裂變劑。投于長(zhǎng)崎市的原子彈，使用了钚制作內(nèi)核部分。钚于1940年12月首次在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校及勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室被合成。