未來太空旅行有哪些道路可走？人類從很早之前就開始著眼于仰望星空來尋求靈感、啟迪及刺激。二十世紀，我們在探索太空領域邁出了一大步，20世紀50年代，我們發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，緊隨其后在1969年，阿波羅11號成功登月， 1998年，國際空間站升空。今天，鑒于人們對全球變暖和氣候變化的日益關注，我們的視野更加開闊、志向也更加遠大。也許并不難理解為何NASA、Space X、波音公司以及其他各個公司致力于研究高空發(fā)射火箭讓火箭飛往其他的目的地。

火星登陸計劃和太空飛行商業(yè)化似乎近在咫尺，但具體的技術進步步伐以及它必須如何發(fā)展才能實現(xiàn)人類的星空夢想仍是一個未知數(shù)。在我們面前需要克服的最大最公認的困難是如何解決到達太空任何地方所花費的實際時間。你可以在一周內(nèi)到達月球，但前往火星需要好幾個月。因此，如何縮短宇宙間的往返時間是我們必須鉆研的問題。傳統(tǒng)化學火箭不僅落后于時代，且效率低下，因為他們光是進入地球同步軌道就需要消耗高達自身重量10~15倍的燃料。因此我們非常需要一個更新更可靠的推進系統(tǒng)，用更少的燃料獲取更快的速度，或者在發(fā)射過程中制造燃料。

這可以讓我們擺脫發(fā)射窗口目前對我們的制約，決定我們是否能夠從西頓發(fā)射到火星。當前來說火箭發(fā)射的最佳時間大約每兩年出現(xiàn)一次。當軌道運行到最佳位置時，我們可以每周、每天甚至每小時發(fā)射載人火箭或者補給船。在達到功率要求的條件下，太陽帆是一個較為抓人眼球的方案。它們的工作原理正如它們的名字所示，是用特殊材質(zhì)的鏡子制成的巨大的帆，可以讓它們通過太陽風來確定自己的位置和方向。

令人感到驚奇的是，它們早已被運用在2010年太空航行中掠過金星的日本的伊卡洛斯探測器上，但是它們的缺點在于，當飛船離太陽越來越遠時，它們的能量會削減，如果最終目的地完全脫離了太陽系，那么太陽帆只能航行這段距離而不能折返。除此之外，核脈沖推進是另外一種方案，但引爆核裝置制造推力產(chǎn)生的破壞性要大得多。

1963年生效的《部分核禁試條約》禁止航天領域（在大氣層及外層空間進行任何核爆炸和試驗爆炸）。但仍有支持者認為，有效利用核彈產(chǎn)生的爆炸力作助推能讓航天器以光速的12%飛行。顯然，這種方法并非萬無一失，在航天器中填充核彈頭會給航天任務帶來難以估量的危險。即使這個想法能安全實現(xiàn)，這些核彈頭產(chǎn)生的重力可能將船上所有人置于死地。核聚變發(fā)動機和離子推進器由于燃料需求顯著降低，是可行的方法。

這兩種發(fā)動機對燃料需求較低，能以相對較小的推力為飛船的長距離航程提供動力。這意味著雖然它們遠不及核脈沖推進那么快，但它們更安全。核聚變發(fā)動機技術仍處在開發(fā)階段，但NASA在離子推進器方面已進行過多年實驗。深空1號探測器于1998年發(fā)射，是NASA新千年計劃中的一項，其在旅程中使用了氣體離子發(fā)動機，由于該系統(tǒng)是電動的，因此無需攜帶成噸的燃料。

一旦你離開地面并進入軌道，太陽能發(fā)電可能是在外層空間發(fā)電最人盡皆知的方法。這是因為這里缺乏大氣且離太陽更近，使太陽能電池板效率更高。然而，隨著太陽能的降臨，太陽輻射則可能會對船身造成損壞，尤其是當它們長時間暴露在陽光下時。NASA 還在開發(fā)一種新型電池，計劃用于未來前往木星眾多衛(wèi)星之一的歐羅巴星（木衛(wèi)二，1610年被伽利略發(fā)現(xiàn)，是木星的第六顆已知衛(wèi)星，在伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中離木星第二近）。這些超級強大的電池包能夠在極端溫度和放射性條件下工作。

最后，還有放射性同位素熱電機或 RTGS，使用癸烷钚來產(chǎn)生據(jù)說可以持續(xù)數(shù)十年的熱量和電力。RTGS 確實有他們的追隨者，但同樣也引起了與核脈沖推進類似的擔憂。如果 RTG 受到任何損壞，它可以成為船上致命的載物。所以太空專家開發(fā)了一種超高效的推進系統(tǒng)和一種萬無一失的方式來為飛船加油。那么，新的問題可能要那些能在更短時間以更快速度覆蓋更遠距離的能源來解開了。

即使與我們最近的行星鄰居火星，盡管與目前地球上最重要的任務控制中心之間的延遲最低，也有著明顯的通信延遲。發(fā)送和接收無線電信號之間的時間間隔約為3分鐘，除特別緊急的情況外這種延遲造成的不便相當容易處理。但這種延遲可以攀升至 24 分鐘，具體試情況而定，因為這些差距只會在我們嘗試前往其他地方時擴大。……

解決方案包括建立一個大型基于外太空的網(wǎng)絡，以此來利用太陽提升我們標準化傳輸速度，也可以在系統(tǒng)全面建立巨型衛(wèi)星群組，亦或是使用新型Treena通信設施，然而這些方案明顯的缺漏是在目前看來大部分僅僅在理論上能成立。當然，我們將科幻中的虛擬概念，應用在現(xiàn)實生活中時，幾乎可以規(guī)避一切通信方面的問題。

遠距傳送

2017年，我們有史以來第一次成功將一個光子從地球傳送到環(huán)地衛(wèi)星軌道，僅僅是這樣，我們已經(jīng)是取得了一些真正的進展。如果我們身體里的原子以某種方式被分解并被傳送，作為人類肯定會死亡。

但如果在遙遠的未來，遠距離傳送是一個常規(guī)的程序，那么屆時我們只需飛到其他星球，以便在那個星球上建立一個遠距離傳送機。至此之后，我們便可以輕松的在地球和其他星球之間穿梭了。但是很顯然，我們到那一天還有很長的路要走。

最后一個問題，我們需要在這里，在這個舊星球上去尋找生理上準備好的地球人駕駛飛船。NASA和其他航天機構(gòu)對于未來宇航員這個群體已經(jīng)進行了各式各樣的學術研討，他們研究長期隔離環(huán)境旅行對獨自旅行者的影響，除此之外還對宇航員們的團體動力變化進行研究。任何進行遠距離旅行的宇航員在旅行過程中，都會被設定一系列嚴格的日常訓練，當他們面臨生理上肌肉萎縮和心理上的孤獨感時，這些訓練會有助于保持他們生理和心理的健康。即便如此, 目前在太空的停留最長時間只有437天，因此，第一個進行遠距旅行的宇航員很有可能會遇到一些意料之外的健康問題，不過還算是降低了一部分健康風險。

隨著科幻形式的發(fā)展，在未來的太空任務中，類似于曾經(jīng)流行的健身追蹤的生物監(jiān)測手表將發(fā)揮重要作用，當然這種可穿戴科技產(chǎn)品會攜帶更多人工智能的信息處理器，而處于遠距離旅行的宇航員毫無疑問會依賴這種高科技產(chǎn)品。

我們在手腕上佩戴它或者是通過熒幕與它對話。

所有這些行為留給我們最后的問題是“現(xiàn)在各種公司都在競相把人類送上火星，在這之后我們將何去何從?”

人們很容易忘記人類還有很多地方可以探索。最初甚至有人說，我們最明智的做法是在離地球更近的地方先建立一個封閉的殖民地——比如說先在月球上建立基地，然后再前往火星。

但其他人已經(jīng)在木星和土星的各種衛(wèi)星上做更長遠的打算。

有的人甚至想登陸金星——這離我們第二近的行星（僅次于火星）。

很顯然，太空技術還需要走很長的路來滿足這些遙不可及的夢想，但是人類中最聰明的頭腦已經(jīng)下定了決心要向外太空進軍。

下一代的太空船將會發(fā)射的物品將與我們見過的任何東西都不同。

它將用更少的燃料走更遠的路，并為那些有幸乘坐的人呈現(xiàn)一個包羅萬象的世外桃源。

無論目的地是火星還是月球還是幾千英里外的其他地方，我們都在制造名為“老虎”的機器

相關知識

火星是距離太陽第四遠的行星，同時它還是太陽系中第二小的行星，僅比水星大。

在英語中，火星（Mars）是古羅馬戰(zhàn)神的名字。Rp

火星表面普遍存在著氧化鐵，這使得火星在人類肉眼可見的天體中呈現(xiàn)出獨特的紅色。因此人們也通常稱其為“紅色星球”。

火星是一個具有稀薄大氣層的類地行星，其表面特征類似于月球上的撞擊坑以及地球上的山谷、沙漠和極地冰帽。

火星的晝夜和四季更替和地球的類似，這是因為兩者的自轉(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)軸相對于黃道平面的傾斜程度是相似的。

奧林匹斯山坐落于火星，它是太陽系中已知的最大最高的火山?！覆殚嗁Y料得知現(xiàn)在太陽系最高的山是灶神星（4 vesta）的瑞亞西爾維婭山（Rheasilvia Central Peak），高22.5km，奧利匹斯山高21.9km。在此修正了文本」

同時火星也是太陽系中最大的峽谷之一——水手谷的所在地。

火星北半球光滑的北極星盆地覆蓋了其星球表面面積的40%，它可能是由于一次巨大的撞擊而產(chǎn)生的。

火星有兩個衛(wèi)星，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們都很小而且形狀不規(guī)則。

這些可能是被火星捕獲的小行星，類似于火星特洛伊天體5261 Eureka。

參考資料

1963年7月15日，美、英、蘇在莫斯科恢復談判，很快達成協(xié)議。8月5日，三國在莫斯科簽署了《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核武器試驗條約》，即《部分核禁試條約》。條約規(guī)定締約國保證在大氣層、外層空間或水下“禁止，防止并且不進行任何試驗爆炸或任何其他核爆炸”，還保證“不引起，鼓勵或以任何方式參加”上述核武器試驗爆炸或其他核試驗。

核彈利用爆炸性核反應釋放出巨大能量，爆炸性核反應是利用能自持快速進行的原子核裂變或聚變反應。核彈頭，裝有核戰(zhàn)斗部的導彈。又稱“彈道導彈的有效載荷”。位于彈道導彈的前端部，是在飛行過程中與彈體分離并再入大氣層的部分，故英、美等國稱之為“再入飛行器”。它利用所裝的核戰(zhàn)斗部適時產(chǎn)生核爆炸，對目標實施大規(guī)模殺傷破壞。

“熱核彈頭”——是第二代核彈頭，也就是氫彈，由原子彈引爆氫彈，它是核裂變加核聚變——原子彈放出來的高能中子與氘化鋰反應生成氚，氚和氘聚合產(chǎn)生能量。由于氫彈的聚變條件需要數(shù)千萬度的高溫，相對于原子彈的引爆溫度非常之高，所以氫彈頭也叫做熱核彈頭，蘇聯(lián)于1961年在新地島試爆的大伊萬即屬于此類，鑒于威力遠超過落后的原子彈，所以世界上真正的戰(zhàn)略核武器恐多在此列。

重力，別名地心引力，即一切有質(zhì)量的物體之間產(chǎn)生的互相吸引的作用力。地球?qū)ζ渌矬w的這種作用力，叫做地心引力。其他物體所受到的地心引力方向向著任何方向。

地面物體所受的重力只是萬有引力的在地球表面附近的一種表現(xiàn)。在物理學上，萬有引力是指具物體之間加速靠近的趨勢。地球的吸引作用使附近的物體向地面下落。萬有引力是太陽系等星系存在的原因；沒有萬有引力天體將無法相互吸引形成天體系統(tǒng)。萬有引力同時也使地球和其他天體按照它們自身的軌道圍繞太陽運轉(zhuǎn)，月球按照自身的軌道圍繞地球運轉(zhuǎn)，形成潮汐，以及其他我們所觀察到的各種各樣的自然現(xiàn)象。萬有引力是使物體獲得重量的因素。

核聚變引擎

核聚變（nuclear fusion），核聚變，即輕原子核（例如氘和氚）結(jié)合成較重原子核（例如氦）時放出巨大能量。核是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核（如氦），中子雖然質(zhì)量比較大，但是由于中子不帶電，因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現(xiàn)出來的就是巨大的能量釋放。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放?？茖W家正在努力研究可控核聚變，核聚變可能成為未來的能量來源。

核聚變是核裂變相反的核反應形式，核裂變指由重的原子核（主要是指鈾核或钚核）分裂成兩個或多個質(zhì)量較小的原子的一種核反應形式。原子彈或核能發(fā)電廠的能量來源就是核裂變。

核聚變火箭：科學家設想了使用核聚變火箭將人類送入火星軌道的新藍圖，藝術家構(gòu)思的核聚變火箭配備了太陽能電池板，主要用于宇宙飛船啟動段的能量收集。來自華盛頓大學的研究人員稱，人類一直無法實現(xiàn)快速行星際航行，核聚變動力技術將為我們帶來新的能量源，采用與太陽類似的聚變反應。該機構(gòu)的科學家正在雷蒙德空間推進公司進行聚變火箭動力的研究。

離子推力器，又稱離子發(fā)動機，為空間電推進技術中的一種，其特點是推力小、比沖高，廣泛應用于空間推進，如航天器姿態(tài)控制、位置保持、軌道機動和星際飛行等。其原理是先將氣態(tài)工質(zhì)電離，并在強電場作用下將離子加速噴出，通過反作用力推動衛(wèi)星進行姿態(tài)調(diào)整或者軌道轉(zhuǎn)移任務。與傳統(tǒng)的化學推進方式相比，離子推力器需要的工質(zhì)質(zhì)量小，是已經(jīng)實用化的推進技術中最為適合長距離航行的。

核脈沖推進技術（英語：Nuclear pulse propulsion，或NASA的一份文檔中稱呼過的外部脈沖等離子推進 external pulsed plasma propulsion）是一個提議中的使用核爆做推力的航天器推進技術。

深空1號探測器

深空一號（英語：Deep Space 1）是美國國家航空暨太空總署探測小行星與彗星的計數(shù)，于1998年發(fā)射升空。在2001年之后，科學家決定讓深空一號繞行太陽。深空一號是世界上第一艘由電腦導航，并由科幻家們設想的離子發(fā)動機推動，且能夠獨立思考。

航天器軌道（spacecraft orbit）航天器質(zhì)心的運動軌跡，包括發(fā)射軌道、運行軌道、返回軌道等。航天器軌道（spacecraft） 航天器質(zhì)心的運動軌跡，包括發(fā)射軌道、運行軌道、返回軌道等。根據(jù)航天器的任務，運行軌道分為人造地球衛(wèi)星運行軌道、月球探測器軌道、行星探測器軌道等。

木衛(wèi)二Europa，在1610年被伽利略發(fā)現(xiàn)，是木星的第六顆已知衛(wèi)星，是木星的第四大衛(wèi)星，在伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中離木星第二近。木衛(wèi)二（Europa，歐羅巴）是一個溫和的世界，其表面被冰層覆蓋，底層是一片海洋?？茖W家認為，地球海洋孕育了生命，而與地球有類似環(huán)境的木衛(wèi)二，也有可能孕育生命。因此，木衛(wèi)二的冰下海洋成為科學家尋找地外生命的目標之一。

太陽系中大約165顆衛(wèi)星里只知道有7顆衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四、土衛(wèi)二、土衛(wèi)六和海衛(wèi)一）擁有大氣層。不像地球的大氣中的氧，木衛(wèi)二的氧并不是生物形成的。它最可能是由于太陽光中的電荷粒子撞擊木衛(wèi)二的冰質(zhì)表面而產(chǎn)生水蒸氣，然后分成氫氣和氧氣。氫氣脫離，留下了氧氣。

木衛(wèi)二與木衛(wèi)一的組成與類地行星相似：主要由硅酸鹽巖石組成。但是與木衛(wèi)一不同，木衛(wèi)二其外層分布著厚度達100公里的冰層，由于其存在內(nèi)部能量源，冰下深處或擁有液態(tài)水世界，該天體表面非常“光滑”，撞擊坑數(shù)量較少，這說明“歐羅巴”星球的地質(zhì)構(gòu)造比較活躍， 從伽利略號發(fā)回的數(shù)據(jù)表明木衛(wèi)二有內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)，并可能有一個小型金屬內(nèi)核。

2013年12月11日，美國NASA宣布，木衛(wèi)二表面發(fā)現(xiàn)黏土質(zhì)礦物或可育成新生命。木衛(wèi)二表面布滿了冰層，冰層溫度在零下26度左右冰層下有海洋，比地球最深的海洋還要深96公里。

2016年9月26日消息，美國宇航局專家杰夫·尤德稱，木衛(wèi)二的地下海洋被認為是太陽系中最有希望存有生命的地方。

放射性同位素熱電機（Radioisotope Thermoelectric Generator，縮寫RTG、RITEG）是一種利用放射性衰變獲得能量的發(fā)電機。 此裝置利用熱電偶陣列（應用了西貝克效應）接收了一些合適的放射性物質(zhì)在衰變時所放出熱量再將其轉(zhuǎn)成電能。

此熱電機也可被視為一種電池，而被當作一種能源裝設在人造衛(wèi)星、太空探測器與無人遙控設備上，如蘇聯(lián)建立在極地的燈塔一樣，在一些無人或沒有人能維護到的地方，要供應少于百瓦的電力且需要的時間是燃料電池、電池組、發(fā)電機供應不來而太陽能電池在此地方又不能起作用時，放射性同位素熱電機就是理想的能源。

癸烷指分子結(jié)構(gòu)中含10個碳原子和22個氫原子的烷烴，化學式為C10H22，有75種同分異構(gòu)體，如不特別說明，癸烷一般指正癸烷。钚是一種放射性元素，原子序數(shù)為94，元素符號Pu，是原子能工業(yè)的一種重要原料，可作為核燃料和核武器的裂變劑。投于長崎市的原子彈，使用了钚制作內(nèi)核部分。钚于1940年12月首次在美國加州大學伯克利分校及勞倫斯伯克利國家實驗室被合成。