未來人類深空探測技術將會有怎樣的發展?

依照現在的科技來預測,將來的我們最有可能在哪一項或者哪一類技術上實現突破,從而使人類的深空探測水平獲得巨大的飛躍?另外,對於科研來說,現實中人類是否迫切需要像《三體》中提到的用來觀測三體艦隊的那種巨形光學望遠鏡,這種望遠鏡的發展前途是否已經不大了?


描述比題目範圍更窄啊。。。

暫且按描述來回答吧:
1.能源
基本上是核能沒得跑,可發展的空間在於:
1.1核電池,目前的核動力航天器均使用核電池,那麼目前的核電池的轉換效率十分低下,通常只有0.1–5%,高一些的也只有 6–8%,使得航天器無法攜帶更多的儀器設備;由於核電池的功率是指數衰減的,這直接限制了航天器的壽命,延長壽命才能探索更遠的區域。
1.2小型核反應堆,能做多小,功率多少,多少年有效等等都是問題。

2.動力
化學推進的好處是推力大,缺點是攜帶量有限,使用時間有限;電推進目前的推力比較小但使用時間很長。足夠推力的電推進矢量發動機能夠長期的對航天器進行軌道以及姿態的校正和加速,還能省出化學燃料的質量和空間。說道速度,目前的深空探測器的速度也就20+km/s的峰值,同樣影響探測的範圍。

3.通信系統,計算機和科學儀器
基本上把現有技術,電性能不變,提升可靠性就感覺相當不錯了。
想想你們手頭的計算機,想想你們實驗室的儀器,想想就興奮……

4.錢
不缺,不斷,越多越飛躍

最後回答光學望遠鏡,對於深空來說意義不大,挪一步去看遠處的烏鴉沒啥區別。而且真心吃力不討好,哈勃望遠鏡鏡片的溫度控制簡直做到了極致,二三十路控溫電路的精密控溫保證溫差就0.1~0.2度。


光伏發電的效率提高以及輕巧易於收折的有機薄膜太陽能電池的發展使得深空探測器能裝備面積更大、發電能力更強的太陽能發電系統,可以讓遠至天王星距離的飛船依舊使用太陽能發電,當然太陽能電池面積會有數百平米。

更充沛的電力供應(超過10千瓦時)也便於使用高效的電推進系統。其中霍爾效應推進器和靜電離子推進器的成熟使得探測器有更多可用速度增量,軌道機動能力更強,是自燃液體推進劑火箭的10倍以上,可以先後對多個天體進行細緻考察。

激光通訊系統將大大提高探測器向地球通訊的帶寬,可以傳輸更多數據、圖像,好比是電話線撥號跟光纖入戶的差別,不過是通過小型望遠鏡進行,目前激光通信已經成功在地球和月球之間實驗。

廉價的微型立方體衛星(跟手機包裝盒差不多大)會有廣泛運用,用來承擔對超低空飛掠、採集噴射樣本、深入高輻射區探測等高風險任務,降低母船風險延長壽命。

超大口徑太空望遠鏡對深空探測很重要,口徑超過10米的大型太空望遠鏡就能對幾十光年內太陽系外行星初步成像,大致看清水陸分布之類的情況。當口徑達到百米乃至更大,就能像肉眼在月球上看地球一樣觀察太陽系外行星,能看到大洲分布、雲層氣象、植被等情況。


就憑你們這些愚蠢的地球人還想深到哪裡去啊?
用的也就些裝滿爆炸物的爛鐵罐撐死也就能發射個一百噸的航天器入軌瞎轉,舉國之力打個幾個破飛船才出冥王星軌道就各種自嗨。
連個曲速引擎都沒有你說個JB?


期待核能火箭發動機能夠投入應用


推薦閱讀:

普通人能拿到NASA的圖片嗎?要滿足什麼樣的條件嗎?
《星際穿越》中為什麼不存在人類登月的設定?
宇宙中最冷的地方回飛棒星雲 -272 攝氏度是怎麼得出的?
有一首後搖是用空難黑匣子錄音改編的,不知道有人知道嗎?
就目前的中國而言,是否應該發展民營航天,有何前景?

TAG:美國國家航空航天局NASA | 物理學 | 太空 | 航空航天 |