【飞向“星辰大海”要过那些关口？】

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11月18日，神舟11号载人飞船安全着陆。 神舟11号是中国载人航天工程三步中从第二步向第三步的过渡，准备建设中国载人空间站。 神舟11号的远行再次点燃了深度空探测的话题。 在地球重力场之外，浩瀚的太阳系空之间和宇宙空之间到底是什么样子？ 自古以来，人类就对这片“星海”抱有好奇心。

目前，我国已经批准了火星探测技术，计划在年火星探测的最佳窗口时间发射探测器，进一步实现火星绕行和着陆巡逻探测。 除了我国，美国航天局、欧洲航天局也在推进各自的火星计划。

从飞出一颗行星到探索另一颗行星，其技术越来越困难。 那么，人类要成功搜索另一颗行星，最终搜索另一颗恒星，有必要突破那些技术的瓶颈吗？

航天器:你怎么飞得更远？

科幻电影《火星救援》中，有救助方需要更强大的火箭的剧本。 作为得到美国国家航空航天局技术支持的电影，专业性自不必说，更强有力的推进系统对宇宙飞船的深度空飞行是不可或缺的。

为了更远距离的航行，各国在推进系统方面非常努力。 中国运载火箭技术研究院曾经表示，我院成功地采用整体锻造法研制了重火箭储藏箱转移环。 这表明重火箭突破了最大的瓶颈课题，为后续重火箭开发的顺利展开奠定了基础。

开发大型火箭需要在整体技术和发动机技术方面取得突破。 现在中国最先进的火箭是长征5号，于今年11月3日在海南文昌发射。 长征5号的推动力是1000吨级，将来开发的重火箭是3000吨级。 根据计划，重火箭将于2030年左右实现首次飞行，可用于载人月球着陆和大规模深度空探测。

能否使火箭具有更大的推力，运载越来越多的物资，是目前各方角逐的焦点之一。 美国航天局今年对大推力火箭“太空发射系统”的固体推进器进行了地面测试，火箭有两个推进器，每个推进器的推进力超过了1600吨。 “太空发射系统”计划在年进行第一次飞行测试。 俄罗斯国家航天局计划在今后5~7年内开发近地轨道运输能力达到160吨的超重火箭，欧洲航天局也在推进艾利安系列火箭的开发。

但是现有的化学燃料火箭不管怎么修理，毕竟有瓶颈。 因为燃料会被消耗。 同时，化学燃料火箭的速度也有限度。 为此，一位科学家提出了新的火箭构想。

例如，一位科学家提出了一种反物质火箭，它根据正物质和反物质的混合接触反应产生动力，释放1公斤的消灭反物质和正物质释放的能量，燃烧1公斤烃释放能量的20亿倍。 另外，也有科学家提出了火箭向气体燃料供给电能产生等离子体，从正离子剥离电子，然后从火箭尾部释放离子，使探测器前进的等离子体火箭的概念。

但是，这些构想目前还停留在理论层面，有很多难以突破的问题。 例如，大型强子对撞机在1000年可以制造1微克的反物质，等离子体会破坏所有接触的物质。

宇航员:你怎么能活得更久？

在现阶段，最有可行性的未来火箭概念集中在核火箭上。 因为人类核动力的掌握已经有几十年的历史了。

1968年，提出了利用核聚变推进的定星际航行方案，宇宙飞船的总质量为3000万吨，有携带3000万枚氢弹的科学家。 经过连续脉冲爆炸10年内可以把船加速到300公里/秒。

速度是深度空探测，特别是载人深度空探测中不可避免的问题。 因为宇航员的寿命有限，能够运送到宇宙飞船上的生存物资更加有限，太大了空很难要求补给。

人类飞出太阳系的前提是脱离第三宇宙的速度，即16.7公里/秒。 按照这个速度，走一光年需要17964年。 离太阳系最近的行星是半人马座α恒星系统旁边的星星，距离约为4.24光年。 也就是说，航天器以第三宇宙速度到达相邻星球需要76167年。

即使是无人探测器，重复7万年也是未知数。

7万年太远了，如果只考虑载人探索太阳系行星的话，飞行速度现在不是什么问题。 真正棘手的问题是宇航员在飞行中如何生存。

科幻电影《星际旅行》提出了冻结人，日后解冻的“活得更长”的方法。 但是，现在的科学技术水平还没有达到这么高。 否则，不治之症患者们会提出同样的要求。

飞行中，宇航员必须每天消耗约0.9公斤的氧气，排出约1公斤的二氧化碳，同时每天饮用约2.5公斤的水，吃约0.6公斤的食物，维持适当的温湿度环境。 那么，以两年的火星往返为例，保障6人小组的基本生存需要18吨物资。

与18吨物资相比，目前人类唯一的载人登月火箭土星5号，能够送入月球轨道的比较有效载荷为45吨。

为此，NASA提出了“原位资源利用”的概念。 也就是说，尽量利用外太空资源支持深度空勘探。

今年的“中国航天日”中，嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建也表明，我国小行星研究中的前期课题已经展开。 小行星是人类深度空探测“天然跳板”，作为中转站，可以为人类建设空间设施和行星间航行转移系统提供很多基础材料。

超光速航行:如何成为现实

现在人类飞行最快的宇宙飞船依然是旅行者1号，于1977年发射，速度为17.043公里/秒，超过了第三宇宙速度。 现在，距离地球约182亿公里，到达太阳系和行星间空之间的过渡区域。 当然，关于是否到达太阳系的边界，科学界还有争议。

到最近的恒星，旅行者1号还需要4万年。 最重要的是，携带的核电池很可能在2025年枯竭，与地球的联系中断。 这是深空探测器的瓶颈之一，是深空探测器中的通信问题，各方现在也在深空通信行业展开了相应的探索和布局。

实际上，一直有超光速航行、所谓曲速发动机能否实现等“飞跃性”看法的科学家，可以打破对外太空的燃料和时间瓶颈。 尽管物理学家已经研究了超光速航行的可能性，在现有的科学技术层面上，实现这一“飞跃”的方案依然太远了。

人类在探索未知的太空，但谁也不知道，进入深度空后，以及未来进入星际空之间后，人类会发现什么，经历什么？ 各种科幻作品中的想象，科学家们的各种预测，最终都不知道它们能实现。

但其实我们都住在宇宙飞船里。 美国经济学家保罗·丁在《即将到来的太空船地球经济学》的文章中提出了人类唯一生存的最大生态系统是地球，地球只是广大太空中的小船的概念。

人类的一系列太空探测也依赖于地球这个“小宇宙飞船”本身。 珍惜这艘小船本身，合理利用这艘船上的唯一资源，人类可以在太空即“星海”中走得更远。