改进版/YY版 巴萨德飞船
刘慈欣吧
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血霧 楼主
见近来有人讨论起巴萨德及远程宇航问题, 我也来YY一下.
2011年10月27日 15点10分 1
level 11
血霧 楼主
巴萨德引擎由於需要在6%c的速度下才能起动,所以飞船必须具备辅助的推进装置,用以获得起动速度,和作为刹车之用。
辅助推进装置一般的设想是核聚变引擎。具体一点来说,核聚变引擎可以是核脉冲引擎或是以托卡马克装置为核心的引擎,又或是其他形式的核反应装置。
核聚变引擎至少需要具备能使飞船加速到6%c的能力。这就意味著,燃料箱可能会成为整艘飞船的主要部分,是一个累赘。更大的燃料箱代表更大的重量和更大的损伤机会。
而且当飞船达到起动速度之后不能随便停下来,也不能把巨大的燃料箱丢弃,因为它在航行途中需要逐少地从外部空间吸入氢,并储备起来,以留作减速之用。
2011年10月27日 16点10分 3
有没办法不把燃料箱带飞船上啊?
2011年10月27日 16点10分
@『雪_泪冫℃↓ 可以缩小燃料箱[Love]
2011年10月27日 16点10分
@- 为什么燃料不能无线[扯花]
2011年10月27日 17点10分
@『雪_泪冫℃↓ 这个....额....那个.....貌似也有道理[我爱牛奶]
2011年10月27日 17点10分
level 11
血霧 楼主
上面说的就是基本的巴萨德飞船。现在来看看可以怎样改进这个构想。
巴萨德飞船的想法有一个致命伤,就是它除了需要足够的起动速度,还要求空间中有足够的氢。而大部分的宇宙空间中,氢原子的密度都达不到这个要求。
因此在设想中,巴萨德飞船除了需要自带大量的燃料用作起动,还需要选择有高密度的氢的航道(如果能遇到的话),而不能选用更短的航道。
为了能更好地利用巴萨德飞船,很有必要作一些重大的改进,不过当然这样的话技术难度也会更高。关键在於反物质。
2011年10月27日 16点10分 4
level 11
血霧 楼主
我的想法是把巴萨德引擎和反物质引擎结合使用。
使用反物质的话,虽然能量的浓缩程度比氢核燃料更高(因此燃料箱可以更细小),但所带的燃料毕竟有限。(另外注意,飞船除了要自带反物质,还需要自带用於烟灭反应的正物质)
但如结合巴萨德引擎的话,正物质的携带量就可减少,只要足够飞船达到起动速度,之后飞船就可靠著所吸入的氢改用巴萨德引擎航行,而多余的氢(或其他的星际物质)就可储备起来,作为烟灭反应的正物质,在减速时使用。
而在巴萨德引擎起动之后,即使在航道上完全没有氢,飞船仍有可能刹停。因为飞船本身就是由正物质材料制造成,到时只要把飞船上和宇航及维生没直接关系的部分作为烟灭反应的正物质就成了!
有一点要强调:这种飞船在起动时,所需携带的反物质要足够它达到起动速度和刹停。
2011年10月27日 16点10分 5
level 11
血霧 楼主
上述这种改进了的巴萨德飞船,较大的缺点是,当它达到启动速度,并在最后刹停下来时,反物质可能已经耗尽,而不能再一次起动。总之既然它所带的反物质是有限的,那麼它在得到补给之前,所能进行的起动及刹车次数就是有限的。
所以接下来要解决的问题是,怎样能使它起动和刹停的次数无限制。这样就要在上述巴萨德-反物质飞船的基础上再加入一项新技术,把YY推到更高层次,就是自行制造反物质的技术。
话说当巴萨德-反物质飞船达到起动速度之后,它储备的反物质减少了,而它所吸入的氢却有余。多出来的氢可以进行聚变反应发电,利用电能一点点地制造出反物质,直至储备重新充满为止。而经过聚变反应发电之后,反应物会有99%以上的质量剩下,这些剩余物是很有用的,它们可以混在引擎喷流裏,作为工质喷射出来,从而增加引擎工作效率。
这种能自制反物质的巴萨德-反物质飞船,将更能适应物质分布不均匀的宇宙空间。这就是终极的YY版巴萨德飞船!
2011年10月27日 17点10分 6
level 1
有没有这样一种可能,利用磁场在飞船前方形成一个磁罩收集反物质。
2012年01月17日 00点01分 7
就算可以, 反物质数量也太少. 而且正物质会与反物质一起被吸引, 到时怎样阻止它们接触?
2012年01月22日 11点01分
level 14
巴萨德引擎是啥
2012年01月17日 02点01分 8
level 12
楼主给科普一下啊,巴萨德是个啥?
2012年01月17日 03点01分 9
level 12
巴萨德飞船就是吸附式飞船吗?
2012年01月17日 04点01分 10
level 12
我来百科一下,百度来的结果——
巴萨德冲压式喷气式发动机飞船是物理学家罗勃脱·巴萨德提出来的。冲压式喷气发动机不用携带燃料可以在空中收集,它根据的是德国空间科学家尤金·桑格原理。此原理认为,两个质子聚合形成中子时,能产生推力。冲压式喷气发动机飞船长约三公里以上,其速度可达每秒6.9万公里。
2012年01月17日 08点01分 11
level 12
星际冲压发动机也叫巴萨德冲压发动机(Bussard Ramjet),因为它是美国物理家巴萨德(Robert W. Bussard)在1960提出来的。典型的巴萨德冲压发动机其实也是一种核聚变发动机,但巴萨德在燃料来源上却有一个天才的设想。
除了使用光帆外,任何飞船都需要携带大量燃料,并浪费许多能量来运送这些燃料。光帆虽然解决了这个问题,但却缺乏灵活性,难以进行随意的加速减速和轨道调整。而使用星际冲压发动机的飞船可以不牺牲灵活性而解决燃料携带方面的问题。因为核聚变的燃料氢在星际空间中到处都是,只要在飞行的途中把它们搜集起来送进反应炉中就可以了。
  当然,星际物质的密度是极其稀薄的,即使是密度相对大的星云中的物质密度仍旧比我们在地球上制造出来的真空更稀薄,以氢原子计算,银河系的星云之间平均每立方厘米只有1个氢原子,而比较高密度的星云也只能达到每立方厘米100个氢原子。所以这种飞船上需要安装一个巨大的漏斗形氢采集器(由于这个漏斗,英文中星际冲压发动机也叫Ramscoop),按照巴萨德最初的计算,如果一个1千吨重的飞船以1g的加速度前进(1g加速度的好处是正好可以形成等于地球上重力的人造重力),在高密度的星云中就需要采集1千平方公里面积上的燃料,而在低密度的星际空间需要采集1万平方公里。这么大的漏斗实在太过于巨大了,一个面积1万平方公里1毫米厚的聚脂薄膜也要25万吨重,何况这不是平面而是漏斗形。
2012年01月17日 08点01分 12
level 12
不过,这都是理论上的设想,在实际中,制造这种飞船却有许多技术上和实践上的困难。
  第一,这个飞船的速度必须首先达到光速的6%才能让发动机开始工作,因为只有达到这个速度,才能让氢收集器收集到足够的氢作为燃料;可是光速的6%,也就是每小时6400万公里的速度对于现在的人类技术来说实在是个遥不可及的目标。
  第二,我们目前的技术无法使用普通的氢来进行热核反应,所收集到的氢中,只有1%是适合能作为燃料使用的氢同位素氘和氚,也就是说绝大部分都是谷糠只有小部分才是米,这会让加速度根本达不到1g,而可能仅仅是地球重力加速度的1/1000而已。
  第三,如此,这个磁场漏斗的直径需要高达5万公里以获取足够的燃料,但当高速飞行的时候,这个磁场将产生巨大的拖滞效果,就如同我们推着一个大木盆游泳时的效果一样,通过计算,这样的飞船其实无法达到接近光速的速度,最多只能达到光速的16%,虽然这也是相当高的速度,但要想在宇航员有生之年环游宇宙就成了泡影。
2012年01月17日 08点01分 13
level 12
第四,这个磁场如何运作也有难点,因为当磁场的磁力线在燃料收集口汇聚到一起的时候,磁场就开始把所有的离子弹开而不是继续拉进来,结果这个磁场漏斗变成了个磁力瓶,把星际物质收到飞船前面变成一个圆锥体,但却阻止它们作为燃料注入发动机。一个解决办法可以是利用脉冲磁场,不断展开和中断,但这个应用方式却有相当大的难度。
  第五,这个飞船需要提供大量能量给磁场以及电子束或者激光,对于一艘无人飞船来说,磁场要超过1千万特斯拉(特斯拉:磁通量密度的国际单位,等于一韦伯/平方米),产生这样的磁场无疑需要巨大的能量,更不用提用来将大范围的原子电离的激光或者电子束了。
  第六,星际物质中除了氢外还混合大量的其他原子以至分子,对于热核反应会起什么影响还不知道。
2012年01月17日 08点01分 14
好吧, 看来比较可行的只有核脉冲引擎了[拍砖]
2012年01月22日 12点01分
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