宇宙飛船是什么樣兒的

毛新愿

VOLUME

體型：現(xiàn)有技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不現(xiàn)實(shí)

以《獨(dú)立日》為例，當(dāng)外星人的太空飛船到達(dá)地球后，人類決定嘗試進(jìn)行一波主動(dòng)進(jìn)攻，這一波便派出了2 000多架類似F-22的地球戰(zhàn)機(jī)，然而在飛到敵方母艦時(shí)，對(duì)方也派出眾多飛船迎戰(zhàn)，天空遍布密密麻麻的黑點(diǎn)，而它們只是巨大母船的一部分。

一架F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量為30噸左右，從影視畫(huà)面的截圖中能看出背景母船怎么也得有300萬(wàn)噸重了。即使在太空中由于失重原因飛船的重力對(duì)結(jié)構(gòu)影響可以忽略不計(jì)，然而，一旦到了出現(xiàn)重力的場(chǎng)合，這一切還有可能么？

人類目前最大的航天器——國(guó)際空間站質(zhì)量為420噸，包括大大小小約159個(gè)各種結(jié)構(gòu)組成，看似連接比較緊密，可如果出現(xiàn)重力影響恐怕會(huì)立即倒塌成一大堆廢鐵。它的各個(gè)艙段連接都是靠對(duì)接機(jī)械口，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐起動(dòng)輒重達(dá)數(shù)十噸的大型艙段重力，而有些精密結(jié)構(gòu)，比如機(jī)械臂則完全無(wú)法工作。

更何況，若要降落在各星球，降落過(guò)程中星球大氣造成的摩擦產(chǎn)熱作用，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球的萬(wàn)有引力，甚至簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的一場(chǎng)風(fēng)暴，都可能對(duì)它造成致命的影響。

鏈接

人類目前最重的大型戰(zhàn)艦（不包括民用）是2016年剛剛服役的美國(guó)福特級(jí)核動(dòng)力航母，排水量不過(guò)剛達(dá)到10 萬(wàn)噸，能裝載75 架飛機(jī)，長(zhǎng)度僅340 米，比起各種太空戰(zhàn)艦可算是渺小了。但這也只能漂浮在比海平面空氣重1 000 倍的水中，若是在高空密度更低的空氣中漂浮，人類恐怕只能幻想了。

SUPER POWER

超強(qiáng)動(dòng)力：就現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，耗盡地球能量依然不現(xiàn)實(shí)

在影視作品中，往往是艦長(zhǎng)下達(dá)亞光速或光速巡航，按鈕按下后發(fā)動(dòng)機(jī)噴出巨大尾焰， 然后瞬間消失于太空之中。然而，這對(duì)于仍在依賴化學(xué)燃料的人類而言是遙不可及的夢(mèng)想。人類目前飛行速度最快的航天器（以太陽(yáng)作為絕對(duì)參考點(diǎn)）記錄是1976 年發(fā)射的太陽(yáng)神號(hào)，它曾經(jīng)創(chuàng)造了25.3 萬(wàn)公里的時(shí)速。然而，這是基于太陽(yáng)的強(qiáng)大引力作用下才得以實(shí)現(xiàn)。而它一個(gè)小時(shí)走過(guò)的路程，光速只需不到1 秒便夠了……

為了擺脫地球逃逸速度（11.2 千米/秒），人類目前造的所有火箭家族中，最強(qiáng)大的是阿波羅登月專用的土星五號(hào)，起飛質(zhì)量達(dá)到3 000 噸，最終目標(biāo)不過(guò)是把140 噸的質(zhì)量推送到近地軌道，而到達(dá)月球就只有40 噸，人類現(xiàn)有的能力離太空戰(zhàn)艦水平相距甚遠(yuǎn)。

此外，人類目前高度依賴化學(xué)燃料，根據(jù)著名的火箭推進(jìn)基本原理齊奧爾科夫斯基公式，人類受限于化學(xué)燃料的噴氣速度（牛頓第三定律：作用力與反作用力），恐怕消耗掉地球上所有化學(xué)燃料（石油、天然氣、煤），都無(wú)法把一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的物體一次性推到太空中。

而要在太空中將一個(gè)巨型飛船推進(jìn)到光速，恐怕在人類研發(fā)出比目前領(lǐng)先許多許多時(shí)代的推進(jìn)系統(tǒng)后，才有可能。

INTERNAL ENVIRONMENT

內(nèi)部環(huán)境：現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法達(dá)到

影視作品中，往往進(jìn)入大型航天器就猶如進(jìn)入了高度現(xiàn)代化的地表工廠，全息顯像屏、自由呼吸的空氣、毫無(wú)失重，與地球沒(méi)有任何區(qū)別。

然而，這一切非常不現(xiàn)實(shí)。在太空中旅行，單單失重一項(xiàng)便會(huì)極大制約人類的太空征途：失重會(huì)導(dǎo)致人的行動(dòng)力大大下降，身體的骨質(zhì)和肌肉快速流失，體液循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生巨變。

很多太空飛船并未介紹是如何保證船上的重力環(huán)境，一個(gè)可行的方案是采用旋轉(zhuǎn)離心力的方式人造重力。然而這樣造成的重力大小不均（不同位置的旋轉(zhuǎn)線速度不同），且啟動(dòng)和維持會(huì)消耗巨大的能量，現(xiàn)有的人類航天器根本無(wú)法做到。更何況復(fù)雜的生命維持系統(tǒng)（空氣、水、食物、溫度、濕度等）如何像影視劇內(nèi)容一樣保證數(shù)量眾多的船員生存？

FIRE POWER

火力巨大：人類現(xiàn)有能力還比較遙遠(yuǎn)

在科幻電影的太空戰(zhàn)艦戰(zhàn)斗中，總能看到密集的激光束、高能沖擊波，可以輕易摧毀一艘飛船甚至小行星、大型星體。然而，現(xiàn)實(shí)中的人類根本無(wú)力支撐。

人類目前唯一做過(guò)的“太空戰(zhàn)艦”實(shí)驗(yàn)來(lái)自前蘇聯(lián)在1971-1974年秘密測(cè)試的一系列空間站，內(nèi)部叫做金剛石計(jì)劃（Almaz），對(duì)外則號(hào)稱著名的禮炮系列（Solyut）。但它只是在普通空間站的基礎(chǔ)上加裝了一個(gè)圖-22轟炸機(jī)自衛(wèi)用的里克特R-23航炮。

這種設(shè)計(jì)并不完善，前蘇聯(lián)的宇航員根本不敢用，因?yàn)楹脚谘b在飛船底部，瞄準(zhǔn)問(wèn)題很麻煩，一旦開(kāi)火飛船就失去穩(wěn)定姿態(tài)了。所以只有在宇航員離開(kāi)后做過(guò)一次測(cè)試，后來(lái)整個(gè)項(xiàng)目便無(wú)疾而終。

對(duì)于電影中出現(xiàn)的超強(qiáng)激光武器、動(dòng)能武器、核能武器，與現(xiàn)在人類的科技相距甚遠(yuǎn)，即便不存在武器后坐力對(duì)太空中失重飛船的強(qiáng)大影響，也無(wú)法產(chǎn)生足夠的能量支持動(dòng)能武器和激光武器。

INSTANTANEOUS COMMUNICATION

瞬時(shí)通信：量子通信使它成為可能

那些跨越星球甚至星系的實(shí)時(shí)通信，相比于人類目前的通信技術(shù)（所有的信息傳遞都需要通過(guò)電磁波）來(lái)說(shuō)，可謂先進(jìn)了很多。眾所周知，電磁波總會(huì)受限于光速的傳播速度，比如2015年7月14日飛越冥王星的新視野號(hào)需要4.5個(gè)小時(shí)才能將信號(hào)傳遞到地球，但它離走出太陽(yáng)系還很遙遠(yuǎn)，與影視作品簡(jiǎn)直毫無(wú)可比性。

但量子通信的出現(xiàn)使得這一切在不久的將來(lái)成為可能。量子通信是近二十年發(fā)展起來(lái)的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。它基于量子糾纏態(tài)的理論，使用量子隱形傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)信息傳遞。根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，它利用了一個(gè)基本原理：具有糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子無(wú)論相距多遠(yuǎn)，只要一個(gè)發(fā)生變化，另外一個(gè)也會(huì)瞬間發(fā)生變化。這種效應(yīng)的響應(yīng)速度是可以超過(guò)光速的！顛覆了我們對(duì)物理學(xué)的認(rèn)知。