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【央视新闻客户端】

网上有关“殖民火星有多难？”话题很是火热 ，小编也是针对殖民火星有多难？寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题
，希望能够帮助到您。

说起星际旅行，大家的脑海中肯定会响起这段旋律 ，是的这就是被称为最强科幻**的《星际穿越》
，里面故事背景的设定，和画面视觉的冲击无不令人震撼 ，很多人看完叹为观止
，也有人提出疑问像**中的星际旅行真的能够实现吗？

首先我们不讨论影片里冲动的问题，就提里面的飞船 ，一说到星际旅行很多人都想到了马斯克的火星移民计划
，旨在用他们研发的星舰运送100万人去殖民火星，在火星建造城市 。然而目标看起来虽然非常的宏伟 ，但这时候就有人出来抨击说
，不解决传统化学燃料的问题，人类永远也做不到星际移民
。这又是怎么回事呢 ，今天我们一起来了解一下宇宙飞行能源的问题！那么在这里我就给大家提问个问题：依靠当下的火箭燃料，我们真的能登陆火星吗？

为什么说不突破能源技术
，人类就永远无法做到星际旅行呢，我们现在来看一下当下的航天 科技 上用的是什么能源 ，能源是产生驱动航天器飞行的能量
，现如今航天发射的主要能源仍然是化学能，也就是化学燃料。例如 ，我们国家主流的运载火箭
，被称为劳模的长征三号运载火箭，使用的就是偏二甲肼加四氧化二氮 ，虽然长三运载火箭是我们的功勋火箭但被冠以毒发的名号
，发射时喷射出的黄烟为四氧化二氮残留物，有剧毒和强腐蚀性 。所以 ，我们国家就研发出了长征五号运载火箭
，使用液氧煤油和氢氧结合的无毒方案，但还是摆脱不了使用化学燃料。

化学燃料的弊端问题非常明显的那就是消耗巨大 ，我们拿上个世纪阿波罗计划的土星五号举例，土星五号火箭一级总重约2290吨
，单单燃料就达到2160吨，也就是以一秒钟13吨的速度持续燃烧165秒
。土星五号这个大家伙总重3000吨也仅仅将45吨的载荷送往月球。再拿马斯克的星舰来说 ，星舰要前往火星一次
，就需要在近地轨道进行3—5次的加油，才足够使它从近地轨道进入地火转移轨道 ，并且还得有足够的燃料
，减速缓冲在火星着陆 。所以，100万人移民火星的梦很难实现
。

那么既然化学能做不到 ，未来宇宙飞行又有什么能源是可行的呢？毫无疑问目前最有可能的是核能！“嫦娥三号 ”总设计师孙泽洲就说过：“从技术发展上来讲
，如果以后要对，像木星这些距离太阳更远的行星进行探测 ，完全依靠太阳能不太现实
，这期间对空间核动力的应用就会有比较大的需求。在上个世纪美国和前苏联就曾经研究过核能航天器但都以失败告终，虽然说目前对核能已经有较小的规模利用 ，例如核电站、核动力驱动等等，但是还做不到对核聚变的完全控制
，这也就是限制住了核能航天器的发展，还有一个最重要的原因也是担心核污染 。

电离子推进器 ，离子推进器的特点是比冲高 、效率高
，目前小型的离子推进器已经小有成就，广泛的应用在各种深空探测器中例如日本的隼鸟号
。这时候就有懂行的小伙伴就提出疑问 ，离子推进器用在卫星和探测器上还行
，用在人类星际旅行不靠谱吧。美国曾经提出一款VASIMR火箭，全称叫可变比冲磁等离子体火箭 ，是正在试验的一种采用核动力的大功率推进器
，它是一种既有很大推力，又有很高比冲的电火箭 。这款火箭虽然也是采用核动力的推进器 ，但它没有核污染的危险性！

总的而言核能航天器和电离子推进器是目前技术来讲可以突破的
，那么有什么是未来可能会实现，现在看起来很科幻的呢？那就是反物质！反物质用于人类穿梭于宇宙前往更遥远的深空 ，理论上是可行的，但目前也仅限于理论和科幻作品中
，是科幻作家最喜欢的星际运输燃料，利用反物质可以将飞船加速到最大限度接近于光速
。但目前人类对反物质的研究还处于发现阶段 ，反物质的生产
、保存使用对于现在而言都是那么的遥远。

核聚变是驱动恒星的引擎
，那么人造聚变反应堆是如何工作的呢？

第一类，续命类 。

这在很多题材**小说中 ，都会有一个关于延长寿命
，或者说延续剧情存在时间的设定
。

例如，冬眠。

这是在很多** ，冬眠仓的设定多种多样
，其实主要目的就是“暂停寿命
” 。已知人类寿命撑死也不过百年，对于时间线比较长的科幻题材中 ，这百来年实在是太短了
，不利于剧情推进。所以，代入冬眠这个设定来暂停寿命 ，节约有限的生命
。

另一类就是科幻题材中最喜闻乐见的，直接延长寿命。

更长的寿命
，更强壮的躯体，更聪明的大脑 。可以内部因素延长 ，比如修改基因等
。也可以外部因素延长
，比如某科学事故，偶然天成。

这中间任何一个线索 ，都可以衍生出一系列的科幻作品 。

第二类
，交通类
。

人类想跨越星球与星球之间的距离，靠现在已知的交通工具是肯定不行的。中心思想就是 ，太慢 。

首先是
，燃料的问题
。

想更快更远，需要考虑燃料的问题。而有燃料的因素 ，就要考虑体积 。这一系列的延伸
，需要大量的设定去圆这个坑
。

随着现实科技的发展，以及科学理论的更新 ，给科幻带来了越来越多的关于“燃料”方面的灵感。

从过去理解的火箭燃料，到后来的聚变
，裂变，甚至还有人造小型黑洞作为能源供给等等 。

所以 ，逐渐解决了燃料的问题。

接着是速度问题
。

我们已知速度最快的是光速
，但是，这对于星球与星球之间 ，星系与星系之间
，这个速度还是远远不够的。

随便一算，就是多少光年 ，多少万光年
，时间太长了，人类寿命耗不起 ，文明也耗不起 。

所以
，各种各样的名词进入了科幻作品中，迁越 ，曲速，甚至人造虫洞等概念
。

目的就一个
，缩短人类星际航行过程中，这种长距离航行的时间。不然 ，一个航行五六十年
，等到了目的地，都快抱重孙了 。

所以 ，科幻作品中
，交通工具也是一个经久不衰的老题材
。比如《神秘博士》这样，一泡尿的功夫 ，就从宇宙这一段跑到另一端了。在时间线上来回穿梭
，也是家常便饭 。

第三类，实用类
。

科幻其实只是一种题材 ，可以和任何题材混搭
，找准平衡点，哪怕跟魔幻题材也可以融合在一起 ，并且毫无违和感。

所以，在设定科幻装备的时候
，实用性就成了关键 。举例，《阿丽塔》中 ，机械义肢
。为了比赛而设定的各种各样的武器
，古代机械格斗用的纳米科技等等。

再比如《星球大战》，小到黑白两道用光剑PK ，中到各种海陆空武器装备
，大到行星武器直接摧毁多个星球 。既然能够轻易毁掉一堆星球，完全没有必要拿高科技冷兵器在那里肉搏。因为 ，剧情需要
，这一切的设定都是为剧情服务的
。

再就是一直被吐槽的《星际穿越》从黑洞穿回太阳系。《流浪地球》中的，点木星推动地球 。

虽然都有大量建立在已知科学理论基础上的不合理性 ，但是
，为了科幻作品的剧情推进，它们有必要存在的实用性
。

因此 ，无论是武器类还是辅助类科幻装备，都是因为对剧情来说
，具有实用性，才会存在于剧情中。比如降维打击 ，都没办法去科学理论论证这一可能性 。

第四类
，核心类
。

科幻作品中，如果只存在一些脑洞大的科技产品 ，这个故事其实是很乏味了。**院看一个半小时的科幻产品讲解
，我估计能坐着看下去的人并不多 。

所有的科技设定，都是在为剧情服务 ，无论它是不是够科学
。剧情连贯
，足够吸引观众，才能在作品中“推销 ”自己的科幻设定。

无论科幻设定多硬核 ，没有一个能够让人津津乐道的剧情
，合理的人际关系，社会矛盾 ，种族矛盾，星际矛盾
，科幻是没办法展开的 。

所以，在科幻作品中 ，会有一类黑科技设定
，使其稀有珍贵
。缺乏一定的共享性，成为促成矛盾的核心 ，从而推动剧情
，布局各种局面。

这个核心可以是漫威系列中能量无限的无限原石，具有一定的危险性 ，不能不当回事 。

可以是《家园2》中的超空间核心碎片
，古代失传的黑科技，救命稻草。

可以是《冲出宁静号》中的 ，真相
。

也可以是《第五元素》中的“人
”。

一般
，科幻作品优势在于，可以凭空构架出一些为剧情服务的科技 ，只要似是而非，具有模糊的合理性就可以融入剧情了 。

劣势也是在这里
，太过贴近于现代科技，很多地方就很难圆过去
。因为会有大量冲着设定和已知科学理论是不是相悖 ，专门来较真的
，他们才不会在乎是不是剧情需要，拿着科幻作品去讨论科研方面的话题 ，试图用科学理论驳倒一部科幻作品。

核聚变是驱动恒星的引擎
，许多人认为这是能源技术的“圣杯” 。一个正常运转的聚变反应堆可以无限期、安全和无危险地为世界提供几乎无限的能源
。不幸的是，这项技术仍然是科幻小说的素材。这让许多读者不禁要问 ，“什么是核聚变
，人造聚变反应堆是如何工作的 ”？

在我们进入聚变之前，我们先来谈谈裂变 。核裂变与核聚变相反 ，它是分裂原子的过程
。当原子分裂时
，无论是通过放射性衰变（放射性）还是通过核连锁反应（核弹），它们都会释放出大量的能量和电离辐射。核电站利用这种裂变能为全世界11%的人口提供电力 。

聚变是将两个或多个原子结合起来创造新东西的过程
。当两个质量比铁低的原子核发生这种情况时 ，这个过程会产生大量的能量。当原子核与比铁重的质量结合时，它实际上消耗能量 。后者是对恒星的死刑判决
，当一颗恒星开始在其核心熔合铁时，它就要变成超新星了。

现在 ，我们只讨论前者
，融合能产生能量的较轻的原子核
。这些较轻的原子核的行为可能与我们的直觉相反。当我们试图把两件事推到一起时，这需要工作和精力去做 。当我们试图将原子融合在一起时 ，它们实际上想在原子足够接近后粘在一起
。当两个原子粘在一起并融合成新的东西时
，它们释放出大量的能量。

在核聚变之后，实际上需要一点能量才能把它们维持在融合状态 。不幸的是 ，由于氢原子具有相同的电荷
，所以当它们彼此靠近时，就会相互排斥
。这有点像迷你高尔夫——如果你想把球放在一个陡峭的斜坡上的洞里 ，要把球挪到洞附近需要一点功夫。但一旦球越过了洞的边缘
，它就会立即下沉并弹入原位，它“回家” 。这要归功于强大的核力 ，它能使原子“粘在一起
”
。

更大 、更重的原子的工作方式有点不同。它们只是勉强保持在一起，丝毫的扰动都会使它们碎裂并导致能量释放 。这就是我们所说的放射性
，这种效应用来加热水，形成蒸汽可以驱动涡轮机 ，为核电站发电
。

核聚变研究已经进行了几十年。虽然进展缓慢
，但近年来取得了一些令人振奋的进展 。虽然实现核聚变的方法有近十几种，但目前有两种设计处于领先地位 ，最有希望获得成功。它们是惯性约束聚变和磁约束聚变
。

惯性约束融合

描述惯性约束聚变的一种俗语称为激光聚变。这是一个名副其实的描述
，因为这正是它的本质 。几十个世界上最强大的激光被激发，然后在系统中被放大 ，然后聚焦到一个小目标上
。目标通常是一（10毫克）氘 - 氚小球。激光以这样的力量
、速度和能量撞击
，压缩颗粒并在其有时间通过传统方法使其自身破裂之前立即加热 。这个过程发生得太快（在10^(- 11） 到1010^(-9 ） 秒之间），以至于离子被自己的惯性卡住 ，这就是惯性约束聚变这个名字的由来
。

一旦氘 - 氚小球达到一定的压力和温度
，就会实现“点火”。“点火 ”是指小球开始连锁反应的过程，这种连锁反应导致物质开始熔化 ，从而产生大量的能量 。一个10毫克的氘 - 氚小球实现聚变，相当于燃烧一整桶石油
。

小球本身是氘和氚的一对一混合物
，氘 - 氚都是氢的同位素。全球氘的供应实际上是无限的，它可以从各种形式的水中蒸馏出来 ，每升海水中含有33毫克的氘 。另一方面
，氚确难以获得，它是一种快速衰变的氢元素 ，在自然界中极其罕见
。全球氚的总供应量约为45磅。幸运的是
，它可以在核聚变过程中产生 。当中子撞击聚变反应堆包层壁中的锂时，它被“繁殖
”。任何未来的大规模商业化ICF聚变反应堆计划 ，都必须包括培育自己的氚
。

虽然实验性的激光聚变确实能实现“点火”
，但问题是从中获得的能量比你投入的能量要多。激光所需的能量相当可观，而对于加利福尼亚州的美国国家“点火 ”设施（NIF） ，他们需要将产量提高100倍
，才能达到收支平衡 。另一个问题是小球本身；如果激光击中小球，而小球没有被均匀地压缩和加热 ，不仅会有显著降低能量增益的风险，还有可能根本无法实现“点火
”
。

磁阻融合

磁约束聚变比激光聚变更奇特。实现聚变的过程是使用强磁场来挤压、加热和控制过热的等离子体 。等离子体在环形反应器中循环
，其中附加的加热等离子体的方法也在辅助加热等离子
。 电流也流过等离子体，在某些情况下 ，还会发生微波
，中性束注入和射频加热。 目的是使等离子体尽可能热以引发聚变，温度需要达到或超过1.5亿摄氏度 。

在这两种类型的聚变系统中 ，磁约束被认为是更成熟的技术
，可能是第一种实现核聚变净能量增益的技术
。然而，它也不是没有自己的挑战。为了达到自我维持聚变所需的温度 ，必须精确控制等离子体 。这是一个技术难题
，因为过热的等离子体难以控制
。想要控制它，就像把水放在手掌里 ，然后把它塑造成某种东西。水要么从你的手上漏出来
，要么立即失去形状，形成杂乱无章的水坑 。将等离子体保持在你想要的位置 ，如何使用它，并防止它接触反应堆壁
，是物理学家面临的最大挑战之一。

等离子体中的杂质和电流或磁场中的不稳定性也会对物体造成干扰，从而阻止聚变的发生
。核聚变反应堆壁也有中子损伤的危险 ，聚变导致中子轰击反应堆壁
，并导致金属变弱 、变脆并最终腐烂。这有利于氚的“繁殖”，但对本来就很脆弱反应堆壁却不利 。

正如我们在这篇文章的开头提到的 ，聚变力有潜力为我们提供几乎无限的能量
。然而
，好处并不止于其止。除了能源生产外，为反应堆提供动力所需的燃料量很小 ，这些燃料可以从海水中蒸馏获得 。聚变反应堆产生的辐射也比我们生活在地球上所经历的自然背景辐射少
。

世界上近70%的能源来自燃烧煤炭、石油和天然气。由于核聚变不涉及燃烧
，所有的污染空气源和废物几乎会在一夜之间消失 。尽管核聚变反应堆有一些核废料，但与典型裂变反应堆在其使用寿命内产生的废料量相比 ，微不足道
。核聚变产生的高风险废物也不是高水平
，也不是武器级材料。核聚变仅产生少量放射性废物，且只在大约50年内保持着危险的放射性 ，因此处置问题就不那么令人担忧 。也没有导致放射性爆炸释放（如切尔诺贝利）的熔毁风险
。这是因为聚变使用的燃料量很小，不可能发生失控反应
， 燃料在进行其他操作之前会自行燃烧。

核聚变能力的另一个好处是，它可用于星际太空旅行 。

据推测 ，冷聚变是一种核反应
，可能会在室温附近发生。过去几十年来，有那么几个人声称实现了“冷聚变 ” ，但到目前为止
，还没有人能够用自己的设备在自己的实验室再现“冷聚变
”
。实现冷聚变的可能性很小的原因之一是库仑势垒。在恒星的核心和我们的实验聚变反应堆中，由于施加了巨大的热和压力 ，这个屏障很容易被克服 。没有这些极端环境
，持续的核聚变是不可能的
。

为了摆脱该术语的负面烙印，那些继续研究该聚变领域的人更喜欢使用术语“低能核反应”（LENR）。 目前 ，冷聚变与永动机属于同一类科学 。在欧洲核子研究中心工作的物理学家道格拉斯·R·O·莫里森
，把冷聚变称为病理科学的一个例子
。这个词是1953年诺贝尔化学奖得主欧文·兰缪尔创造的。他用病理科学这个词来形容一个研究领域，在这个领域的大多数科学家放弃它后很长一段时间内却没有“消失 ” ，还有个别人在坚持研究 。

关于“殖民火星有多难？
”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了
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