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太阳系及其最近恒星邻居的对数地图。图片来源：巴勃罗卡洛斯布达西

欢迎回到我们的星际旅行系列，在这个系列中我们探讨自太空时代开始以来提出的各种概念。在上一期中，我们研究了太空时代出现的最早概念。这些概念反映了当时的时代特征——两个超级大国处于持续竞争状态，火箭技术的进步与核武器的发展齐头并进。

在此期间，美国国家航空航天局和俄罗斯等国家的航天机构也建造并测试了可为先进推进系统产生热量或电力的核反应堆。他们提出的系统分为两类：一类是利用核爆炸产生的冲击波能量的核脉冲推进（NPP），另一类是利用核反应堆加热推进剂或为离子发动机发电的核热推进（NTP）和核电推进（NEC）。

与此同时，热核武器（又称氢弹）的发展也催生了聚变推进概念的相关提议。这些雄心勃勃的项目有望让人类在有生之年实现星际旅行。与猎户座计划等核概念类似，这些项目也面临着巨大的挑战，其中最主要的挑战之一就是建造所需的高昂成本。下面来看看这一时期提出的一些较为知名的构想。

核聚变能源

在聚变推进研究的早期阶段，聚变推进研究与之前的核热推进系统研究分离开来。与核推进类似，聚变概念也可分为两类：磁约束聚变（MCF）和惯性约束聚变（ICF）。磁约束聚变是将推进剂在等离子体中加热到极高温度（超过1亿摄氏度；2.12亿华氏度），而惯性约束聚变则依靠强大的激光快速压缩氘、氦3和或氚（D、³He、T）的微小靶丸以产生超热等离子体。

然而，这一时期出现了一些有望实现更快航行的概念，其中包括著名物理学家罗伯特巴萨德的大量研究成果。他曾加入洛斯阿拉莫斯实验室的核推进部门，参与了漫游者计划——美国首次尝试研发核热推进（NTP）发动机的项目。之后，他与核物理学家同事R.D.德劳尔发表了关于该主题的首篇论文，题为《核火箭推进》。

在这本以及后续的论著《核动力飞行基础》中，他们解释了配备核反应堆的船舶相较于化学火箭的优势

著名物理学家弗里曼戴森曾是猎户座计划的首席科学家，直至该项目终止前，他还探索了如何利用核聚变能量实现星际旅行。他曾在《今日物理》上发表过一篇题为《星际运输》的文章，与猎户座计划的理念类似，戴森探讨了使用热核炸弹而非裂变装置产生加速度的可能性。

同样，他承认，如果能廉价制造可控核聚变反应堆（对此他表示怀疑），那么可以用它来替代炸弹。根据戴森的计算，热核燃料的能量密度使得任务速度在10³到10⁴千米秒的范围是合理的。以10000到100000千米秒的速度，核聚变动力航天器可以在不到13年的时间内到达比邻星b。

巴萨德冲压发动机

后来，巴萨德发表了一篇后来成为他最具影响力的论文《星系物质与星际飞行》，在文中他提出了星际冲压发动机的概念。以他命名的巴萨德冲压发动机飞船，需要在前端配备一个能产生漏斗状磁场的收集装置，该磁场可使飞船在飞行过程中从周围空间介质里收集中性氢。

收集到的氢随后会被导入磁约束室，在那里被压缩直到发生热核聚变。过程中释放的能量和基本粒子随后会通过喷嘴引导以产生推力。正如巴沙尔所描述的：

通过完全放弃星际火箭，转向一种星际飞行器的概念——这种飞行器不携带推进所需的任何核燃料或推进剂质量，而是利用弥漫在整个银河系中的物质来实现这些目的。通过与大气中的对应物进行大致类比，我们将其称为星际冲压发动机。

正如巴沙尔所指出的，这种航天器概念最明显的优势在于它不需要携带任何推进剂，从而大大降低了飞船的尺寸和质量要求。此外，随着飞船持续飞行，其速度会不断增加，最终可达光速的4%。遗憾的是，这一概念受到阻力问题的限制，阻力会随着飞船持续加速而累积。

飞船的潜在速度也受限于其能收集到的氢的量。巴萨德的计算基于当时对星际介质（ISM）中氢含量的估计，而这些估计后来已被修正，结果显示氢含量远低于之前的预期。

代达罗斯计划

英国星际学会（BIS）曾开展一项名为代达罗斯计划（ProjectDaedalus）的惯性约束聚变（ICF）航天器可行性研究。该研究的标准之一是，航天器必须依靠现有或近期技术，在人类寿命范围内抵达目的地。拟议的航天器将由开式循环聚变发动机提供动力，由两级无人飞行器组成，初始质量为54000吨，包括50000吨燃料和500吨科学有效载荷（约合59525、55115和550美吨）。

第一级是两者中较大的那个，将运行2.05年，把航天器加速到光速的7.1%（0.071c）。随后该级段会被抛弃，此时第二级将启动引擎，在1.8年的时间内将航天器加速至约12%的光速（0.12c）。第二级引擎随后关闭，飞船进入46年的巡航期。

根据该项目的估算，这艘航天器的排气速度可达10000千米秒，能够在50年内抵达巴纳德星。若调整为前往比邻星，航天器的航行时间可缩短至36年。不过，该项目也指出了当时技术条件下无法实现的诸多问题，而这些问题中的大多数至今仍未得到解决。

英国星际学会（BIS）与陶零基金会（TZF）的成员曾共同创立伊卡洛斯星际组织，希望为相关项目注入新活力。与之前的研究类似，伊卡洛斯计划设想打造一艘小型航天器，它同样依赖惯性约束聚变技术（ICF），且可利用现有或近期技术实现。后来曾发起一场设计竞赛，产生了多个概念方案（包括伊卡洛斯萤火虫）。不过，该项目在一次评估后被非正式终止，评估认为其未能设计出可行的、经过更新的星际飞船方案。

艺术家对代达罗斯计划航天器的渲染图，配有土星五号以作尺寸参考。图片来源：阿德里安曼英国星际学会

恩兹曼星际飞船

遵循星际飞船要么速度极快、要么为长途航行设计（世代飞船）的理念，另一种核聚变驱动的星际飞船概念是恩兹曼星际飞船。这一构想是麻省理工学院教授、雷神公司成员罗伯特恩兹曼博士提出的，他在从事太空任务设计工作时提出了该构想。这种核聚变驱动的星际飞船由一个直径305米（1000英尺）、表面呈镜面的球体，以及与之相连的圆柱形居住推进舱段组成。

球体将包含D的冷冻颗粒，这些颗粒会通过聚变从6到12台发动机产生脉冲推力，达到飞行速度的一小部分。长期太空倡导者G哈里斯泰因在《模拟科学事实与科幻小说》杂志上发表的一篇题为《星际飞行计划》的文章中普及了这一概念。他描述了一支恩兹曼星际舰队，这些飞船将在大约一个世纪内前往最近的恒星，每艘可搭载多达2000名乘客。

远射计划

作为实现惯性约束聚变（ICF）的又一次尝试，美国海军学院和美国国家航空航天局曾开展过Longshot设计研究。该设计计划在自由空间站——后来被国际空间站（ISS）取代的美国计划中的空间站——建造，且考虑了当时的现有技术。这艘航天器将是无人的，会依靠裂变反应堆为一套激光系统供能，该系统用于在惯性约束舱内触发聚变，与代达罗斯计划类似。

远射计划任务开始时的质量将为396公吨（436.5英吨），其中包括264公吨的氦3氘推进剂。一旦航天器的推进剂耗尽，主推进段将被丢弃，此时剩余航天器的质量约为30公吨（33英吨）。根据该项目的计算，前往半人马座α星的旅程大约需要一个世纪。调整到比邻星的话，这大约需要97年。

先进推进技术的研究在航天时代、冷战时期及之后的岁月里，再次产生了一些非常有趣的方案。这一时期提出的部分想法至今仍被人们关注，等待着能够实现的那一天。当然，同样的挑战依然存在：成本问题以及技术成熟的需求。与此同时，此后也出现了一些其他想法，为相关问题提供了可能的解决方案和替代方案。我们将在后续内容中探讨其中的一些。

BY: Matthew Williams

FY: AI

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