代达罗斯计划:当年飞天梦

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太空时代的早期是个乐观的年代,与进展一路相伴。在行星探测取得初步成功之后,接下来的一步自然是向深空进军。1973年至1978年间英国行星际学会提出的代达罗斯计划就是其中的先驱和代表,它的目标是设计出一艘无人星际探测飞船,飞向5.9光年外的巴纳德星。当然,计划本身具有很高的灵活度,一旦可行性得到论证,完全可以将其推广用于其他恒星的探测。</>代达罗斯计划:当年飞天梦艺术家笔下的代达罗斯火箭。(绘图:沼泽茂美)代达罗斯计划要求充分利用已有或者在不远的将来可能出现的技术,且可以在人的一生中抵达预定的目的地(因此按照最初的设想,计划的参与者有机会亲眼目睹其完成任务)。选择巴纳德星而非距离更近的比邻星作为首要目标的原因是,当时的人们根据不可靠的观测证据认为,该星周围可能有行星环绕,虽然这一说法现在并未得到证实。在这个要求之下,火箭工程师Alan Bond率领13人的研究小组提出了核聚变火箭的构思。按照设计,代达罗斯飞船总长190米,采用二级结构,总重54000吨,其中包括50000吨的燃料和500吨的科研载荷。考虑重量问题,飞船将在轨道上建造。一、二级推进系统总共工作不到4年,可以将飞船加速到0.12倍光速,在接下来的46年里代达罗斯飞船会处在无动力滑行状态。由于飞行时间长、距离远,为应付星际空间的低温,飞船的支撑结构按设计要使用导热性能良好的金属铍构建。代达罗斯计划:当年飞天梦代达罗斯飞船的设计图,下半为一级火箭,总工作时间约2.05年;上半为二级火箭和飞船载荷,二级火箭工作时间约为1.76年。代达罗斯的推进系统是核聚变脉冲火箭,这是在20世纪50年代末研究核裂变推进的猎户座计划的基础上提出的。1963年,部分禁止核试验条约签署后,需要利用核爆炸驱动的猎户座火箭无法继续进行研究。而代达罗斯所依赖的聚变脉冲对环境影响小,不受条约限制。按照设计,氘和氦3组成的混合燃料球由高能电子束在惯性约束反应室中点燃并爆发,爆发产生的离子气在磁场的约束下以每秒10000000米的速度排出船尾,以作为动力的来源。每秒代达罗斯需要消耗250个燃料球。由于地球上缺乏氦3储存,计划的设计者构思出了同样野心勃勃的氦3开采方案:在20年的时间里,利用热气球在木星大气中采集所需。对于长期星际飞行来说,速度不是唯一需要解决的问题。由于代达罗斯在旅途中不能与地球进行实时通讯,其本身必须拥有足够的应变能力才能保证顺利走完全程。其中一个需要考虑的重要问题是星际尘埃的轰击,虽然介质的密度并不高,颗粒也一般不大,但是在0.12倍光速下,这一影响不可忽略。代达罗斯在前方设有铍质偏转罩,并可以通过携带的前导“尘埃虫(Dustbugs)”飞船生成高速运行的粒子防护云。再结合小型遥控机械装置“看守(Wardens)”在途中的随时修复,理论上飞船可以应对绝大多数情况。代达罗斯计划:当年飞天梦代达罗斯的“看守”,其任务包括检修、启动子探测器等,每架“看守”重约10吨,其上携带有反应堆和控制计算机。在科学任务方面,代达罗斯飞船本身携带有两架5米光学望远镜和两架20米射电望远镜,同时次级火箭的40米引擎碟也可以作为通信设备使用。飞行过半后,代达罗斯的主计算机将控制望远镜的开启,并对巴纳德星拍照,第一批照片将于两年后传回地球。由于飞船本身在到达目标时并不会减速,近距离探测只能持续几十小时。为了充分完成科研目标,一并上路的还有18架由离子引擎驱动的探测器,它们起初存放在代达罗斯的载荷舱内,将在抵达巴纳德星之前的7.2至1.8年间被陆续释放,并使用所携带的照相机和光谱仪等设备研究恒星及其周边环境。代达罗斯计划:当年飞天梦探测器设计示意,典型的探测器重量为10吨。1978年,英国行星际学会公布了代达罗斯计划的最终方案。该计划给出了史上第一份详细的星际飞船设计图,旨在论证可能性。但直到今天,代达罗斯所需要的大量核心技术仍是纸上谈兵,没有核聚变火箭,没有木星开采技术,在轨道上建造几万吨的航天器也近乎天方夜谭——想一想重量只有区区300多吨的国际空间站所花费的建设时间吧。更不要提的是开支,几万吨的载荷入轨所需要的费用已经是天文数字了,何况代达罗斯用到的金属铍开采提炼均非易事,故而每千克材料价格高达几百至上千美元。单单是代达罗斯的偏转罩就需要50吨的铍。因此这样的计划就算真的要变成现实,也必然会以大型国际合作项目的面目出现。代达罗斯之后,又有多个受此启发提出的星际探测项目问世,而NASA据说也曾经根据代达罗斯计划讨论过星际探测的可能性。虽说核心技术尚属未来,但当80年代太空探测的热潮逐渐消退之后,不知道曾经的飞天梦想何时能变为现实?Waiting……内容来自 Bo Zhang's Homepage

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