开发宇宙的第一步：向着太阳冲锋

     人类很渺小，宇宙很大。即使到半人马座的比邻星也要4.2光年的距离。为了到达如此之远的地区，人类必须要让自己的飞船达到一个极高的速度。否则几万年内你都到不了太阳的邻居——比邻星。

     根据动能的计算公式：1/2MVV。人类要想达到如此之高的速度（比如说1/10光速）所需要的能源物质是天量的，这也是为什么科幻小说里面的太空船动辄达到数千万吨到数亿吨的庞大质量。尽管有自行收集宇宙中散在分布的聚变燃料的聚变冲压飞船，但是宇宙中氢元素是如此之稀薄，以至于每立方厘米只有一个质子。为了收集到足以维持推进的物质，聚变冲压不得不以6%光速前进。为了达到6%光速，宇宙飞船还是需要大量的燃料。这样即使是不需要携带全部燃料的聚变冲压飞船也是个庞然大物。

     幸而人类附近就有一个免费的核聚变燃料发送中心——太阳！我们伟大的太阳常年以太阳风的形式向外太空无私的发送珍贵的聚变燃料——氦3。但是即使氦3太阳也不是敞开供应，而是限量供应的。据说太阳风的物质构成与日面层相同，其中73%是氢元素，25%是氦元素，而我们最需要的氦3只占氦元素总量的万分之五（根据不同的数据来源，具体数值可能不同）。如此至少的氦3简直难以大规模利用。要知道地球附近的太阳风粒子密度只有每立方厘米数十个。

     问题似乎陷入了死胡同，人类无法利用如此之稀薄的太阳风。但是上帝并没有把人类追求高速度的路堵死。太阳风作为一种物质流，其发散远比阳光的发散大的多。也就是说在更接近太阳的地方，我们完全可以得到密度高于地球附近几个数量级的太阳风！未来一旦我们掌握了可控氘-氦3聚变，一旦我们突破了聚变冲压发动机的所有工程难题，我们完全可以让自己的飞船飞到接近太阳的地方以更有效的利用那里的氦三资源。下面我就为大家设想一下未来人类发射第一艘亚光速飞船的情景：

     2492年，这一年又是太阳风活动的高峰年。科学家预测大约数周后太阳就会爆发数个威力庞大的太阳风暴。为了不错过这个好机会人类发射了自己的第一艘亚光速飞船——后羿号。

     作为人类科技的结晶，后羿号总重50万吨，其中48.5万吨是携带的聚变燃料——氘。其余是结构重量和一台能够实现氘-氦3聚变和氘氘聚变的聚变冲压发动机。它搭载有包括一名船长在内的12名航天员，它将驶往太阳的近临——比邻星。

     从月球航天站升空后，飞船依靠氘和自带的少量氦3达到了每秒50公里的速度。很快这艘太空船迎着太阳风张开了自己的2万平方公里的巨大磁场。迎面的太阳风是一个强烈的扰动风，速度高达每秒1000公里，粒子密度达到每立方厘米50个，其中飞船所需要的氦3占万分之一。

     由于质量和电荷不同，飞船磁场所收集到的太阳风粒子有不同的轨道。飞船把其中的氦3输送到燃烧室，与自身携带的氘相反应。在10亿度的高温下氘与氦3相反应，成为一个氦四和一个质子。反应产物作为飞船工质喷出，产生的能量则用于维持磁场和加热收集到的太阳风物质，这些太阳风物质也将作为工质向飞船后方喷射。很快飞船尾部亮起了一道耀眼的白光，这是飞船在向后喷出工质，其中的质子速度高达1/10光速。

   由于地球附近太阳风中的核燃料很稀薄，飞船的加速度很慢，只有大约10mm每秒。但是随着离太阳越近，太阳风物质的浓度也越来越高；随着飞船速度的提高，飞船收集氦3 的效率也在提高。在飞船到达金星轨道的时候飞船的加速度达到了1米每秒，在飞船达到水星轨道的时候加速度达到了15米每秒。

     “马上就是考验我们的时候了。”在飞船的加速度达到30米美秒的时候，飞船船长王翔宇说道：“大家进入深海状态！”

    很快一船12人全身都浸泡在了粘稠的液体里，在深海状态下，人可以承受高达500g的加速度。在距离太阳仅仅1.5千万里的时候，飞船外面的太阳风的密度已经达到了每立方厘米1万个的水平，这时飞船的速度已经达到了每秒2000公里，飞船外太阳风的速度则达到了1500公里每秒。

    面对舷窗外高速喷来的浓稠的太阳风大副刘晓莉说道：“我们就像风中的一片叶子，正在随风飘舞。”

    轮机长徐小明说道：“放心吧，那点速度比起我们以最高1/10光速喷出的工质来说不算什么。”

    在距离太阳只有1.5千万公里的地方，太阳已经不再是个小球，再往前行驶飞船或许会在太阳表面坠毁。开启侧喷管，让飞船绕行。

    随着离太阳越来越近，太阳磁场的影响也越来越大，飞船的前进路线不再是一条直线，而是一条稍向太阳弯曲的弧线。在离太阳大约7百万公里的地方，外面的太阳风离子密度达到了恐怖的每立方厘米5万个的水平。在飞船的高速收集下，巨量的氦3被吸入聚变冲压发动机，然后转化成了能源和带电离子，再以最高达到1/10光速喷出。随着飞船动力的提示，飞船的加速度达到了恐怖的250g。

    虽然靠聚变维持的飞船磁场屏蔽着太阳风粒子，但是离太阳过近导致巨大的光、热辐射还是倾泻在飞船表面。飞船表面的钨合金预蒸发层在以可见的速度蒸发着。随着核反应的进行飞船携带的氘燃料也在不断的减少中，这时飞船的总重已经从出发时的50万吨减少到了25万吨。

     “让空燃料箱的智能蒙皮覆盖飞船表面”，王祥宇船长下令。

    在太阳巨大的磁场作用下飞船沿着一条弧形路线坠向太阳，飞船的表层不断被极高的热量所蒸发。从远处看，后羿号飞船就像一颗金属的彗星，拖着长长的彗尾坠向太阳。这时飞船的速度已经达到了1万公里每秒。

    “启动备用燃料吧，我们是时候改出螺旋形轨道了。”徐小明说道。

    在距离太阳表面只有4百万公里的地方，极高的热量让一飞船船首的蒙皮已经薄弱到了危险的程度，那里几乎每分钟都要蒸发掉1mm的钨合金。

    “继续智能蒙皮覆盖”王船长说道。

     在距离太阳表面只有380万公里的地方飞船的加速度已经达到了350g，这时飞船的速度达到了1.5万公里每秒。这时一道巨大的扰动太阳风正把自己的四叶草形的尾部呈现给飞船上的船员们。壮丽的景象就好像日冕层腾空而起！！

     “等的就是它！”王船长豪迈的说道。随即轮机长徐小明按下了冲压发动机的加力按钮。飞船携带的氦3和氘以每秒近10吨的速度冲入反应堆。紧接着每秒10吨重的带电粒子作为工质和吸入的等离子态气体一起高速喷出！飞船的加速度瞬间达到了530g！！尽管处于深海状态，但是大多数船员还是立即晕了过去。

      在飞船聚变冲压发动机超负荷的工作下，飞船终于该出了坠向太阳的死亡轨道。当刘晓莉醒来的时候，他发现王船长依然站立在工作岗位上，眼睛、嘴角、鼻孔、耳朵都向外渗着血，就像一尊修罗！

      进入远离太阳的轨道之后飞船的加速度开始下降。为了获得更高的速度，后羿号飞船把磁场增加到了5万平方公里的最大面积。这时耗尽了大多数燃料的后羿号已经减小到了3万吨。从远处看去，后羿号就像个倒扣的伞，在壮丽的太阳风中穿行。如果从地球上开，人们会发现一个拖着比中子星还明亮的尾巴的倒扣的小碟子紧紧依偎着太阳。

      在后羿号最终离开这道太阳风的时候，飞船达到了2万公里每秒的惊人高速！至此人类的第一艘亚光速飞船“后羿号”正式启程，在途中冲压飞船将靠收集星际间的核燃料——氘缓慢加速。并继续加速到0.15倍光速，42年后后羿号将抵达比邻星！

      以上就是人类的第一艘亚光速飞船——后羿号的史诗般的旅程的第一段。


     人类很渺小，宇宙很大。即使到半人马座的比邻星也要4.2光年的距离。为了到达如此之远的地区，人类必须要让自己的飞船达到一个极高的速度。否则几万年内你都到不了太阳的邻居——比邻星。

     根据动能的计算公式：1/2MVV。人类要想达到如此之高的速度（比如说1/10光速）所需要的能源物质是天量的，这也是为什么科幻小说里面的太空船动辄达到数千万吨到数亿吨的庞大质量。尽管有自行收集宇宙中散在分布的聚变燃料的聚变冲压飞船，但是宇宙中氢元素是如此之稀薄，以至于每立方厘米只有一个质子。为了收集到足以维持推进的物质，聚变冲压不得不以6%光速前进。为了达到6%光速，宇宙飞船还是需要大量的燃料。这样即使是不需要携带全部燃料的聚变冲压飞船也是个庞然大物。

     幸而人类附近就有一个免费的核聚变燃料发送中心——太阳！我们伟大的太阳常年以太阳风的形式向外太空无私的发送珍贵的聚变燃料——氦3。但是即使氦3太阳也不是敞开供应，而是限量供应的。据说太阳风的物质构成与日面层相同，其中73%是氢元素，25%是氦元素，而我们最需要的氦3只占氦元素总量的万分之五（根据不同的数据来源，具体数值可能不同）。如此至少的氦3简直难以大规模利用。要知道地球附近的太阳风粒子密度只有每立方厘米数十个。

     问题似乎陷入了死胡同，人类无法利用如此之稀薄的太阳风。但是上帝并没有把人类追求高速度的路堵死。太阳风作为一种物质流，其发散远比阳光的发散大的多。也就是说在更接近太阳的地方，我们完全可以得到密度高于地球附近几个数量级的太阳风！未来一旦我们掌握了可控氘-氦3聚变，一旦我们突破了聚变冲压发动机的所有工程难题，我们完全可以让自己的飞船飞到接近太阳的地方以更有效的利用那里的氦三资源。下面我就为大家设想一下未来人类发射第一艘亚光速飞船的情景：

     2492年，这一年又是太阳风活动的高峰年。科学家预测大约数周后太阳就会爆发数个威力庞大的太阳风暴。为了不错过这个好机会人类发射了自己的第一艘亚光速飞船——后羿号。

     作为人类科技的结晶，后羿号总重50万吨，其中48.5万吨是携带的聚变燃料——氘。其余是结构重量和一台能够实现氘-氦3聚变和氘氘聚变的聚变冲压发动机。它搭载有包括一名船长在内的12名航天员，它将驶往太阳的近临——比邻星。

     从月球航天站升空后，飞船依靠氘和自带的少量氦3达到了每秒50公里的速度。很快这艘太空船迎着太阳风张开了自己的2万平方公里的巨大磁场。迎面的太阳风是一个强烈的扰动风，速度高达每秒1000公里，粒子密度达到每立方厘米50个，其中飞船所需要的氦3占万分之一。

     由于质量和电荷不同，飞船磁场所收集到的太阳风粒子有不同的轨道。飞船把其中的氦3输送到燃烧室，与自身携带的氘相反应。在10亿度的高温下氘与氦3相反应，成为一个氦四和一个质子。反应产物作为飞船工质喷出，产生的能量则用于维持磁场和加热收集到的太阳风物质，这些太阳风物质也将作为工质向飞船后方喷射。很快飞船尾部亮起了一道耀眼的白光，这是飞船在向后喷出工质，其中的质子速度高达1/10光速。

   由于地球附近太阳风中的核燃料很稀薄，飞船的加速度很慢，只有大约10mm每秒。但是随着离太阳越近，太阳风物质的浓度也越来越高；随着飞船速度的提高，飞船收集氦3 的效率也在提高。在飞船到达金星轨道的时候飞船的加速度达到了1米每秒，在飞船达到水星轨道的时候加速度达到了15米每秒。

     “马上就是考验我们的时候了。”在飞船的加速度达到30米美秒的时候，飞船船长王翔宇说道：“大家进入深海状态！”

    很快一船12人全身都浸泡在了粘稠的液体里，在深海状态下，人可以承受高达500g的加速度。在距离太阳仅仅1.5千万里的时候，飞船外面的太阳风的密度已经达到了每立方厘米1万个的水平，这时飞船的速度已经达到了每秒2000公里，飞船外太阳风的速度则达到了1500公里每秒。

    面对舷窗外高速喷来的浓稠的太阳风大副刘晓莉说道：“我们就像风中的一片叶子，正在随风飘舞。”

    轮机长徐小明说道：“放心吧，那点速度比起我们以最高1/10光速喷出的工质来说不算什么。”

    在距离太阳只有1.5千万公里的地方，太阳已经不再是个小球，再往前行驶飞船或许会在太阳表面坠毁。开启侧喷管，让飞船绕行。

    随着离太阳越来越近，太阳磁场的影响也越来越大，飞船的前进路线不再是一条直线，而是一条稍向太阳弯曲的弧线。在离太阳大约7百万公里的地方，外面的太阳风离子密度达到了恐怖的每立方厘米5万个的水平。在飞船的高速收集下，巨量的氦3被吸入聚变冲压发动机，然后转化成了能源和带电离子，再以最高达到1/10光速喷出。随着飞船动力的提示，飞船的加速度达到了恐怖的250g。

    虽然靠聚变维持的飞船磁场屏蔽着太阳风粒子，但是离太阳过近导致巨大的光、热辐射还是倾泻在飞船表面。飞船表面的钨合金预蒸发层在以可见的速度蒸发着。随着核反应的进行飞船携带的氘燃料也在不断的减少中，这时飞船的总重已经从出发时的50万吨减少到了25万吨。

     “让空燃料箱的智能蒙皮覆盖飞船表面”，王祥宇船长下令。

    在太阳巨大的磁场作用下飞船沿着一条弧形路线坠向太阳，飞船的表层不断被极高的热量所蒸发。从远处看，后羿号飞船就像一颗金属的彗星，拖着长长的彗尾坠向太阳。这时飞船的速度已经达到了1万公里每秒。

    “启动备用燃料吧，我们是时候改出螺旋形轨道了。”徐小明说道。

    在距离太阳表面只有4百万公里的地方，极高的热量让一飞船船首的蒙皮已经薄弱到了危险的程度，那里几乎每分钟都要蒸发掉1mm的钨合金。

    “继续智能蒙皮覆盖”王船长说道。

     在距离太阳表面只有380万公里的地方飞船的加速度已经达到了350g，这时飞船的速度达到了1.5万公里每秒。这时一道巨大的扰动太阳风正把自己的四叶草形的尾部呈现给飞船上的船员们。壮丽的景象就好像日冕层腾空而起！！

     “等的就是它！”王船长豪迈的说道。随即轮机长徐小明按下了冲压发动机的加力按钮。飞船携带的氦3和氘以每秒近10吨的速度冲入反应堆。紧接着每秒10吨重的带电粒子作为工质和吸入的等离子态气体一起高速喷出！飞船的加速度瞬间达到了530g！！尽管处于深海状态，但是大多数船员还是立即晕了过去。

      在飞船聚变冲压发动机超负荷的工作下，飞船终于该出了坠向太阳的死亡轨道。当刘晓莉醒来的时候，他发现王船长依然站立在工作岗位上，眼睛、嘴角、鼻孔、耳朵都向外渗着血，就像一尊修罗！

      进入远离太阳的轨道之后飞船的加速度开始下降。为了获得更高的速度，后羿号飞船把磁场增加到了5万平方公里的最大面积。这时耗尽了大多数燃料的后羿号已经减小到了3万吨。从远处看去，后羿号就像个倒扣的伞，在壮丽的太阳风中穿行。如果从地球上开，人们会发现一个拖着比中子星还明亮的尾巴的倒扣的小碟子紧紧依偎着太阳。

      在后羿号最终离开这道太阳风的时候，飞船达到了2万公里每秒的惊人高速！至此人类的第一艘亚光速飞船“后羿号”正式启程，在途中冲压飞船将靠收集星际间的核燃料——氘缓慢加速。并继续加速到0.15倍光速，42年后后羿号将抵达比邻星！

      以上就是人类的第一艘亚光速飞船——后羿号的史诗般的旅程的第一段。