绝望
没错就这词,绝望。
动不动就有小说上来50%光速,90%光速的,幸好他们还没上110%光速,知道这玩意不能超光速。而实际上的人类极限航速呢?旅行者二号,100km/s左右;帕克,200km/s左右,大概是0.067%光速,照这速度去比邻星都得六千多年。
为什么理想和现实差距那么大???
因为加速要消耗能量的!!!能量是烧燃料得到的!!!最最简单的动能定理告诉我们加速到50%光速需要能量(焦耳)是11,250,000,000,000,000再乘以质量(公斤)。
觉得还不够大?挑战者号航天飞机空重70.552吨,上面那个数字要乘70552。
还不够刺激?液氢的热值是286kj/mol 简单计算下的话输出这么多能量要消耗2775万亿摩尔的液氢,大概55.5亿吨液氢作为燃料。
聪明的小伙伴已经发现了,没错,飞船的质量增加了,从70吨变成55亿吨,能量消耗原则上按比例增加八千万倍,燃料质量需要同时上升八千万倍,然后质量又增加了。。。
还不够刺激吗?以上计算是以液氢的燃烧热算的,对没错,不包括液氧这种氧化剂。氧化剂该加多少我也没点B数,质量上大概应该比液氢大八倍吧。
稍微放松一点:火箭烧液氢液氧产生推力,从液氢热值到实际推力做功效率未知,好像是推力越小效率越高。听说火箭要的是冲量而热值只是能量变化来着,具体咱也不懂,就把万能的热力学定律搬出来强行效率为1。再加上随着加速燃料减少质量会变轻,这个应该积分算,我怕麻烦,所以就强行三分之一。
然后继续爽---以上计算完全就是燃料在飞,没有计算船体本身的质量哦!
这还没算变轨和星际尘埃减速效果,也完全没考虑相对论效应,速度越快质量回越大加速所需的能量也会提高,正常一般提高点质量也没啥,但在这每公斤质量就要花费11,250,000,000,000,000焦耳的能量,多消耗八万吨液氢六十四万吨液氧,没错飞行员多别一泡尿就要多加三十万吨的燃料,三十万吨燃料又要加更多燃料。
原本第一次迭代燃料55亿吨,相对论效应假设质量提高百万分之一(懒得算了,随便设,逐渐癫狂。。。),燃料要增加。。。emmm很多很多吨,然后多出来的燃料都要消耗更多更多的燃料!让我们浸泡在燃料的海洋中狂欢!
然后说最后一击:你不但要加速到50%光速,还要减速回来,不然你就只有两个结果:
1.变成一颗昂贵的高速动能弹头,隔壁太阳送比邻星的大当量高速动能弹头能一击歼星,比光粒打击壮观多了,光粒打击多小气啊。
2.远远的打个酱油,你大概能肉眼看见比邻星一个小时左右,然后嗖的一下飞没影。
这意味着携带两倍(大雾,许多许多倍)燃料。
懂了么?化学能火箭速度提高到百分之几光速意味着指数增长的能量消耗和燃料消耗。同时意味着能把三体舰队像摁蚂蚁一样摁死的材料科学和文明生产力。你想像下0.5倍光速一粒灰打在飞船上会发生什么,那装甲强度不比水滴强的多了?
这也是为什么光速不可超越,为什么那么大坨粒子加速器消耗辣么多能量用辣么贵的超导环境只能把区区一束粒子束加速到相对论级别,能量是指数增长的。。。也就光子没有质量能到1C。。。
至于核动力。。。太空飞行需要工质的,无工质引擎还是漫威科技。。。屁股后面放核弹的推进操作持续好几年也是神一样的技术。
太阳帆?冥王星轨道外面太阳帆还有推力??
宇宙最可怕的地方就是它太大了,大到让人绝望。深知这一切还努力研究要解决问题的大佬们才是人类真正的勇气的体现。
2021.2.19
好多人说我拿化学能算很不合理
我只能说,化学能是我们仅有的东西,在化学能之后看不到下一个可行的技能点。
不用“最终证明”了。
不用说超光速,让宏观物质达到相对于宏观天体百分之几十光速运动的设定目前基本上都是科幻,就没有一个是物理的理论。
很有希望的阿库别瑞引擎也已经被证明是数学游戏,在任何量子引力理论中都是无法实现的。
引力熵力理论,本身主理论也有可能是数学游戏,但是它的一些推论有可能是有物理意义的。如果将来观测技术可以达到这些验证推论的程度。有可能发现存在一些超大质量天体(例如银心黑洞)的引力场可以在其周边较近的空间产生在现象上类似于曲速泡的机制的效果,利用这些自然形成的跳跃式震荡的空间,可以实现类似于曲速的旅行。
但是从天体生物学的角度来看,RNA生命形成的条件虽然没有那么苛刻,然而允许生命演化的复杂的环境,大多位于银河系边缘的太阳系的宜居带的行星上。所以不仅是我们人类,宇宙里大部分生命即使形成了文明也将很难直接利用超大质量天体的引力作用。宇宙探索只能通过在殖民飞船上时代繁衍用几十亿年的一步步来到邻近的太阳系。
不同的生命、文明之间就好像是一个个相互隔绝的小世界一样,虽然知道物理上可能还会有其他独立起源的生命、文明存在,但是难以与他们相见了。
整个宇宙的情况就是这样,正是这样的物理背景决定了宇宙能够产生、我们这些生命体能够存在。随心所欲天马行空想象的科幻世界固然方便,但是它们不是物理的。
另外,可控核聚变的成本也是极高的,输出电量远远大于约束控制、诊断所用电量的可能性不大,只要输出能稳定的多于输入电量几倍就能达到应用级别了,并且仅仅是目前人类的发展速度,可控核聚变应用化以后,用不了多久太阳系的氘氚储量就不足了,而快速星际航线消耗的能量极大时间极长,到时候如果不能获取重启永恒暴胀的能力,人类就Game Over了,无论如何能源成本也不可能接近0。
即使重启了永恒暴胀,能源成本也不可能是0,只是凭空造出来一个能源矿,收集能源仍然需要成本。
到时候肯定也必须以自动化发展到足够的程度为前提,保证公共分配给每个人从永恒暴胀里提取能源的全套工具并完全个人所有,是保证公平、各取所需、生产力完全不受社会关系抑制的关键。
而在达不成重启永恒保障的物理知识与技术之前,公共方对大众的持续医疗投入与相应保障制度、公平而免费的全民获得其所想要的教育的保障、保障一个人更换职业或失去职业时生活的配套临时保障制度,是保证公平、生产力尽量不受社会关系抑制的关键。
或许大多数文明技术演化的路径都是这样,利用火,发明类似于文字的符号系统,冶炼金属,利用电,发展航天,解决神经退行性疾病、癌症等问题使每一个个体都可以健康的活到最高寿命,发展控制自动化控制技术,发展可控核聚变,探索和殖民太阳系内各天体,让环日大型空间站布满宜居带的大部分环日轨道形成空间定居点“戴森球”利用太阳能,建立可传代殖民飞船探索周边太阳系,最终能控制超大质量天体,整个过程非常缓慢,文明能坚持到这一步的可能性很低。等到能控制超大质量天体,还搞什么星际探索和殖民,直接使某一块区域跌落回永恒暴胀态,然后坐在母星收物质收能量就好了。
这就要看文明的创造载体是什么了。
是碳氢标签的文明载体,还是铁硅标签的文明载体。
后者走出去的可能性更大。
于是碳氢一族要做选择。
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