星际旅行困难在哪里?

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最近几天,美国SpaceX公司发射的重型猎鹰可谓是吸引了大量的眼球。然而,即使人类真正登上了火星,这也仅仅是在太阳系内最近的几个行星间的旅行,离真正的星际旅行还差得远。

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星际旅行困难在哪里?

SpaceX把一辆红色特斯拉电动车和一个假人发射到太空,不过轨道偏了,到不了火星

对于星际旅行的正规定义是在恒星之间的有人或无人旅行。在恒星之间快速旅行的最理想的方式是以光速或者接近光速的方式运动。在科幻电影和小说中,光速旅行多次被提到。但是,它真的可以工作吗?

目前的技术尚无法解决星际旅行中遇到的很多问题。最大的障碍之一就是进行如此遥远的旅程所需的巨大能量。如果我们想要到达距离我们大约4.2光年的最近的恒星系统比邻星(就是小说中提到的三体星系统),我们将不得不以最快的速度旅行。

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从我们所在的地球到月球的距离是大约1.3光秒,也就是说,光需要1.3秒的时间才能跑到。而我们目前拥有的飞行器到那里需要大约至少八个小时。到比邻星所需的动能就巨大得难以置信,然后我们还需要大量的能量用于减速。要将一个大约一吨左右的飞行器加速到到十分之一光速的话,需要450拍焦耳(1拍等于1万亿)的能量,而这些能量都要由飞船提供,因为飞得太远而无法使用太阳能。

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星际旅行的另一个问题是,这种类型的旅行在这样的距离上往往会造成时间膨胀效应,高速运行的飞行器当中的时间慢于外界的时间。

目前,我们可能需要数千年的时间才能实现到近邻恒星间的无人旅行,更不用说载人旅行了。然而,在大多数科幻小说中,有许多不同的旅行方式,从核推进、冲压推进,到更加科幻的传送门。这些方法真的可行吗?从理论上来说,有的真是有一定可行性的。