未来的高速载人星际航行

一、高速载人星际航行

传统火箭采用化学燃料，喷射速度小，能量利用率低，难以提供长时间动力航行。若能使火箭发动机的喷射速度达到或接近于光速，就能实现长距离的星际载人航行。这就要求未来火箭发动机能把燃料分解为静质量为0的粒子，并以光速c把它喷射出去，从而实现高速载人星际航行。

如此，星际载人航行可分为四类：

（1） 往返式动力航行

（2） 往返式惯性航行

（3） 单程式动力航行

（4） 单程式惯性航行

所谓往返式是指飞船在地球上一次加注燃料，中途不再加注燃料而完成地球到星际间的往返航行。

所谓单程式是指飞船不再返回地球，或虽返回地球但需要在目标星球上重新加注燃料再返回（这需要目标星球上有事先建造好的火箭燃料工厂）。

所谓动力航行，是指飞船以一个g的正负固有加速度（加速或减速）航行。这时飞船上的环境与地球环境完全一致，没有失重状态，飞船乘员无须经过特别培训，普通人可直接在飞船上长期生活（当然，飞船要提供必要的食物，水等生活物品）。

所谓惯性航行，是指飞船无动力以接近于光速的高速惯性飞行，此时飞船处于失重状态。飞船乘员需要经过适当的培训才能在飞船上长期生活。

根据计算，在1/2光年范围内，可进行往返式动力载人星际航行，而在4/3光年范围内，可进行单程式动力载人星际航行。超过4/3光年距离，一般只能进行惯性航行了（返回式或单程式）。

二、举几个实例

（1） 地月航行

全程往返式动力航行，无失重。地球月球间往返一次共耗时7.0小时，最高航速0.0002c,每吨载荷仅需消耗燃料0.8kg。

（2） 火星航行

全程往返式动力航行，无失重。地球火星间往返一次共耗时3.5天，最高航速0.0024c,每吨载荷需消耗燃料9.7kg。

（3） 冥王星航行

冥王星在太阳系边缘，距地球60亿公里。可进行全程往返式动力航行，无失重。地球冥王星间往返一次共36.8天，最高航速0.025c,每吨载荷需消耗燃料106kg。

总之，太阳系全部星球均可进行往返式动力航行。普通游客乘坐飞船环游太阳系将不是梦想。

（4） 比邻星航行

比邻星是离太阳最近的恒星，距太阳约4.2光年。不能全程动力航行，只能进行惯性航行。

A． 返回式惯性航行

往返一次需要耗时15.333年（地球时间，换算成飞船时间则为12.639年），其中惯性航行12.333年，动力航行3年。最高航速0.6C， 每吨载荷需消耗燃料15吨。

B． 单程式惯性航行

单程从地球到比邻星需要耗时4.347年（飞船时间，换算成地球时间为6.25年），最高航速0.8c，每吨载荷需消耗燃料8吨。若到达比邻星后再加注燃料返回地球，则共耗时12.5年（飞船时间则为8.694年）。