現在我們離建成科幻片里那種不用火箭、和航空飛機一樣、在各星球隨意起降的太空梭有多遠?

像這種

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另:那這種可以造重力的太空飛船呢?


原理上其實不難
只是現在的技術根本實現不了。

目前的單級入軌航天器就是美國的太空梭(蘇聯暴風雪本身沒有發動機,原理不太一樣),排除兩個助推火箭不說,太空梭本身也要背個燃料罐,這個燃料罐其實可以做到太空梭內部,但是不太合算。

比較合理的方式就是所謂的空天飛機,在大氣層內使用飛機的發動機,這樣就不用攜帶氧化劑了,等於省掉了火箭的第一級,達到一定高度後再啟動火箭發動機入軌。到了軌道後可以啟動更經濟的發動機比如核發動機。這樣在一個機身上綁一堆發動機的做法太初級,最終目標是把功能合到一個發動機。

但是這種飛機也只能在地球上用用,到了外星球,依賴空氣的飛機發動機就廢掉了,只能自帶乾糧(如果該行星有大氣,可以使用涵道發動機,節省一部分推進劑,但只能在低速使用,阿凡達里的太空梭似乎就是這種)。所以真正理想的單級航天器就是連化學火箭都淘汰掉了,只用核等離子發動機。只有等離子發動機的高比沖才能讓飛機攜帶很少的推進劑完成飛行,否則光燃料艙就會佔去飛機的大部分重量。

至於科幻片里的那種隨便飛的太空梭,比沖至少也要有幾萬,推力上千噸,目前等離子發動機的推力差了幾百萬倍,後面的路相當長。高推力高比沖就意味著高功率,因此可控核聚變僅僅是這種發動機的基礎技術之一

感覺有那功夫曲率發動機都發明出來了。

大型航天器不降落到地表主要是經濟問題,不是技術問題。用登陸艙來回更經濟一些。


如果說在太空中造一些大電推,空間堆,核聚變還有可能的話。(其實個人感覺是必然)
在地球上隨意起降只能是奢望,除了化學火箭人類拿不出別的辦法,未來主力也會是化學火箭,甚至可以說是forever。
說嚴厲點,任何除了化學火箭和熱核火箭的入軌方式,都是魔幻,完全凌駕於人類目前無論物理學和工程學領域認知。
當然這個化學火箭也包括沖爆震和航空發動機等東西。或許非化學的勉強可以加一個熱核發動機,主要用於上面級吧。
為什麼這樣講。
單級入軌毫無疑問需要更高的比沖,比沖就是火箭發動機單位重量推進劑產生的衝量,也就是噴出的工質的速度,我在這個回答裡面已經說了為什麼人類在可預見的未來還遠達不到可以脫離化學火箭的程度.
萬噸級別運載火箭是否有可行性? - 熱氣球A41 的回答

如果將來需要載人對其他行星進行探測,或者,在太陽系當中的小行星進行挖礦,大號電推和空間堆是必不可少的,當然推進技術怎麼發展,化學火箭在起飛段都是無法代替的,除非人類科技發展到你完全無法想像和認知的地步。為什麼?原因有如下兩點,第一,功率密度。電池是肯定不行,功率密度不行,連能量密度都不行。核反應堆也不行,一台rd170功率就有12gw+,是ap1000核電機組的120倍,rd170重10噸,至於ap1000,我不想自己再查資料說明有多重了,反正功率密度差了幾個數量級是肯定的。當然,使用核反應堆肯定是要追求更高的比沖,比沖增加一倍,功率就必須跟著增加一倍。隨手寫兩個中學物理級別的公式。
——Ft=mv
——E=(mv∧2)/2
——P=W/t
作為起飛級推重比必須要過1吧,那麼,比沖翻幾倍,功率也必須翻幾倍,所以,要想利用比沖優勢。反應堆加推進系統(可以是一體)功率必須要提高到比火箭發動機高一個數量級水平,而且重量還要下降幾個數量級。
第二,就是熱量。火箭發動機的熱機效率是48%,可以說是所有熱機裡面最高的,剩下的熱量轉化為內能。如果新推進系統的效率達到火箭發動機水平(實際也幾乎不可能),那麼內能也要比火箭發動機高几個數量級,耐高溫的材料和散熱又該咋辦呢?起碼現在在理論上也找不到任何可行的辦法。

所以說用其他手段代替化學火箭進行入軌,是遠比可控核聚變更遙遠的事情。可控核聚變理論在那裡,實驗也起碼有很多成果,雖然距離真正實現可控核聚變發電依舊是——"永遠三十年"。

今天在把各種熱機功率密度再講明一遍吧。
AP1000整個機組重749t,電功率為1250MWe,經計算知道密度功率為1.667KW/kg,
而RD170密度功率為1GW/kg+,二者相差50萬倍以上,這還是相同比沖條件下。
如果你不知道提高50萬倍密度功率是什麼概念的話,再說一點。
福特T型汽車的發動機功率為15KW,排量為2.9L。
現在1.6排量的家用汽車發動機功率為90KW水平 .
從排量和功率比來看,一百年不過提升了十倍而已。
所以說現代人設想的這些飛船,很多和古人設想夸父逐日,嫦娥奔月並沒有太大差別,只不過配合上了一點物理學知識,獲得了一個高大上而又名正言順的名字——科幻。


人造重力現在應該弄得出來,就是通過自轉模擬重力,不過現在技術並不怎麼實用,主要是高溫超道懸浮技術不太成熟,不能用,轉起來摩擦力有點大。但是人造重力場什麼的就不用考慮了,至少百多年後的事了
還有就是樓主提到的穿梭機,星際迷航裡面穿梭機的單單動力方面的標配是反重力引擎+等離子引擎+曲速引擎(注意是曲速引擎,不是曲率!),所以任重而道遠啊。
順便說一句ssto(即單級入軌飛行器)的技術已經比較成熟了,但是很貴,有不怎麼實用,現階段除了技術儲備沒什麼卵用,所以沒人去搞


地球的承載能力至少超過1萬億人,在此之前,人類沒有迫切的需求移民到外星球。
我們列一個好計算的數字:7000億人。
根據經濟和人口之間的關係,經濟增長=人口增長的平方,那麼人口增長100倍,經濟增長1萬倍。屆時美國gpd將差不多在20億億元,NASA每年經費可能是8000萬億美元。這種生產力應該足夠支持星球改造和星際旅行了。
現在,人口70億,按每年1%的增長率計算,大約需要470年,考慮到不可預料的情況,我認為500年後可以實現。
500年前人類開始大航海,500年後人類開始星際大航海。


人造重力不難,自轉用離心力產生人造重力的技術根本就不是問題。難的是重力場技術。

而這個重力場技術幾乎就等於魔法。我是文科生,我很難想像除了把鞋子做成電磁鐵以外還有什麼東西能在零重力環境下營造類似重力的感覺......


還有個困難的是隨便飛的飛船怎麼造,拿什麼推進。

我個人感覺所有的問題都集中在發動機上面。

無論是電影中那些來去自如的小型航天器,還是超大型戰艦。其核心都是發動機。

維珍公司的「太空船2號」,實際上就是個越過部分大氣層點火,省掉一部分路途的小火箭。雖然看上去是人類進入太空的便捷方式,實際上還是化學燃料推進。何況你還得帶著小火箭先飛起來,然後再扔出去點火推進。

就目前而言,等離子推進技術已經實現。比沖也要比化學燃料發動機高。但它們的體積都很小。總的來說在地球環境下的比沖無法發揮效果,只能在空間環境下產生作用。歐空局的SMART-1號探測器、日本的隼鳥號探測器等使用的都是離子推進器。

這實際上已經很高大上了,但是在大氣層內你要推動一艘超過五噸的小飛船離開地面進入軌道。你所需要的發動機比那艘五噸的小飛船還要大十幾倍。而且它還得二級點火。

目前的人類科學是樂觀的,我們正處於技術進步的加速期,還沒有到達爆發期。並且這個爆發期,你我的有生之年都見不到。人類在進入星際殖民的穩定時代之後,對宇宙規律和物理探索達到了新的境界,這個爆發期才會到來。

大型航天器的建造一點兒也不難,人類現在就可以做到。以空間站為船塢,將所有的組件運送到太空零重力環境下進行組裝生產。一艘十萬噸級別的飛船要建造成功根本不是問題。

只不過消耗時間很長,而且它可能會有點兒丑,外貌上就類似一個超大型空間站。到處布滿了外部管道、感測器,沒有嚴格對稱的幾何外形。無數個氣密檢測點、焊接點和太陽能電池板,以及一個巨大的燃料罐和氧氣罐。搞不好它就是個大爆竹。


還不要說這玩意兒一點兒也不經濟。

然而沒有一個高功率、高比沖的推進器。要把這麼大個玩意兒推動到火星軌道上,只能每天做夢發功(劃掉)才能實現。

想造石村號不是問題,問題是推動這玩意兒到處跑。

所以拋開那些超空間、蟲洞、星門、空間摺疊等等完全逆天的魔法級別科技來說。要實現這個夢想可能需要好幾個世紀。

首先要解決核能的利用,目前來看,擋在面前的門檻就是可控核聚變技術。說得粗暴一點,你飛船上綁個可控的氫彈,依靠聚變產生的高溫來電離噴射推進,它也是能飛很遠很遠的了。

人類先要利用好氫氦,然後考慮氘氚。等到那個時候(保守估計三到五百年後),離子發動機再也不缺燃料。宇宙空間里從來不缺氫元素。

大型戰艦隨便造,就像這樣:

緊接著滿太陽系都是人類的足跡。人類會得到更多的金屬、重金屬和氫氦元素。

但這還不算完。馬不停蹄,人類飛出太陽系,對宇宙規律和微觀粒子的研究上升到新的水平。

接下來就是反物質的利用、湮滅能量的探索和湮滅發動機的生產。

跟著整個銀河系都被殖民,剩下的,就是星辰大海的兒時夢想。

人類啊,現在還是個嬰兒。
而且上面說的都是我編的。


就差1點,把現有太空梭的發動機換成同等推力的無工質發動機就可以了
問題是,這個發動機基本上只能依靠外星人


只要我們能殖民到一個重力小的星球,到時候起飛降落輕輕一噴,走你就行了。。。


已經有了


在人類現有認知基礎上,排除一些未認證的現有理論,最有可能性的就是採取反物質能源作為動力的發動機。
核能也不現實,現有的核動力優勢大部分在時間持久,而不是動力強勁。
只有反物質引擎才可能有這種能量密度來產生如此大的推力。


當三體人快來的時候,航天事業就大發展了


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