随着美国国家航空航天局(NASA)和其他太空机构继续进行人类的星际探测,杏耀主管有一件事变得非常清楚:总的来说,太阳系是一个相当潮湿的地方。水,主要以冰的形式,几乎无处不在。月球上、火星上、甚至太阳炙烤下的水星上极地深坑阴冷的地面上都有水沉积。在离太阳更远的地方,存在着更多的水,构成了大量的矮行星、卫星和小行星的地壳,有时甚至形成了地下海洋。
行星科学家经常雄辩地说,这些水如何增加了外星生命在我们太阳系存在的可能性;很少有人讨论它如何提高人类将生命带到地球之外的可能性。无论我们走到哪里,水都将是我们生存的基石,当然,也许以比你想象的更多的方式。地球外的水不仅仅是饮料和浴缸,它还是火箭燃料。
通过化学成分氢和氧,水已经成为火箭的燃料。今天,性能最好的火箭引擎燃烧液氢和液氧,产生一种非常热的纯水废气,推动它们穿越太空。这种火箭非常复杂和昂贵,需要低温罐来防止液氢和液氧沸腾。它们也是非常成熟的技术,在化学推进的边缘发挥作用。在成本和范围上,它们提供了有限的增长空间。幸运的是,还有另一种利用水为火箭提供燃料的方法,这种方法不需要低温储存,而且有进一步发展的巨大可能性。简单、古老的水,加上电力推进,提供了许多化学火箭无法比拟的优势。
电动水轮机利用电力使水蒸气通过排气管高速加速,从而产生推力。这些电能基本上可以通过航天器上太阳能电池板吸收的阳光免费产生。从那里,它可以用来产生微波或其他电磁力,加热和加速水蒸气。各种各样的电力推进技术可以用于这种形式的火箭。
要理解为什么电水火箭为太空旅行提供了革命性的前景,可以考虑一下火星卫星往返500天之旅的设计者所面临的挑战。为了往返火星,每一公斤的物质——宇航员、他们的生命维持系统和航天器——都需要许许多多公斤的火箭燃料。因此,任务策划者无情地减少质量,经常通过牺牲生命支持系统的健壮性和尽量减少饮用水和食物的数量。切得太多,会危及你的船员。切得太少,你就会太重,哪儿也去不了。在一次为期500天的火星任务中,每位宇航员可能只有大约5吨的水用来饮用、洗澡和清洁。很短时间的淋浴可能是每周的奢侈。
一个以水为燃料的电力火箭可以改变这个游戏的规则,并改变太空飞行的经济,因为它允许大部分船员的水储备也可以作为推进剂。
这种把大载重量转换成工作质量的方法有许多优点。推进剂用水意味着宇航员有大量的水储备,大大提高了安全系数。例如,如果飞船的氧气供应出现问题,其庞大的蓄水池中的一小部分可以被电解来补充多年的氧气,从而有时间进行深空救援或推迟返回地球。此外,水还可以带来另一个好处,被放在船员舱周围的水箱里,作为抵御宇宙辐射的盾牌。尽管所有的水都很重,但它将带来巨大的总体质量节约,从而可以完成只有化学火箭几分之一质量的任务,显著降低向地球轨道发射补给的高成本。
最后,我们设想可以开采太阳系外的水冰,用来给深空的电力水容器补充燃料,形成“星际水坑”,从而促进太空经济和基础设施的进一步发展。谷神星有着巨大的蓄水池和低重力,
杏耀平台总代 ,是一个特别有趣的目的地。
这一切听起来好得令人难以置信,但大量数据证实了电水火箭的基本前景。对几种可能的发动机类型,如微波电热推进器、无电极洛伦兹力推进器和螺旋双层推进器的测试表明,它们在使用水或废气作为推进剂时,产生的排气速度是最好的化学火箭的两到十倍。这些较高的排气速度转化为更高的燃料效率,从而为任何星际旅行节省更大的成本。然而,尽管这些发动机有很高的排气速度,它们产生的推力却很小。这使得它们不适合直接从地球发射到轨道,但对于长途太空旅行来说,它们是完美的,因为所涉及的长距离允许缓慢的速度积累到惊人的速度。
开发电动水火箭只是人类进一步向外太空扩张所需要的一小步;接下来需要的是一个巨大的飞跃,把我们从一次性的火箭带向完全可重复使用的星际飞船。如果航天器只使用一次,然后被丢弃,那么减少航天器的质量只会带来最低限度的成本节约。如果我们的机票价格包括建造飞机的话,我们中很少有人会去旅游胜地。多次使用航天器是降低票价的关键,然而,单次使用航天器的浪费模式在整个人类太空飞行的历史中一直占据主导地位。(美国国家航空航天局(NASA)吹嘘的航天飞机只能部分重复使用,需要在飞行后进行大量昂贵的翻新,这抵消了任何可能的成本节约。)
要开辟前进道路,我们可以借鉴过去的相关例子。在太空时代的黎明,许多专家预测,像恩斯特·斯图林格的宇宙蝴蝶这样坚固耐用的宇宙飞船,有一天会像任何海船一样在行星之间航行。它们将永远停留在太空中,就像轮船停留在海里一样,在报废或回收利用之前会被多次使用,船员和乘客将由较小的飞船来回运送。正是这一制度使清教徒们得以在1620年租一艘年代久远的商船“五月花”号, 载着他们驶向新大陆。几个世纪后,在铁路出现之前,公共马车是美洲大陆上运送人和货物的伟大交通工具。
为了纪念这些务实的时代,我们提议开发一种“太空飞船”,杏耀注册这是一种完全可重复使用的水驱动太阳能电力星际飞船的名字。利用水和电力发动机的协同作用,以及航天器的可重复利用性,表明这种方法应该比目前政府计划的扩大人类在地球之外的存在要便宜得多,因此更有能力。我们认为,这是一种可行的方法,可以向那些永远负担不起当今有限和极其昂贵的一次性选择的国家和机构开放航天飞行。
虽然可重复使用的星际飞船似乎是一个巨大的技术飞跃,但建造太空飞船所需的组件技术已经存在。太阳能、电力推进和充气结构是人们熟知的技术,它们正处于积极的发展阶段,已经为太空做好了准备。通过开发优雅、廉价的太空旅行车来利用太阳系丰富的太阳能和水,也许像17世纪的朝圣者那样的未来群体可以获得重新开始的机会,并发现一个远离地球的殖民地。