到达机场,高粱已经拿着机票在机场门口等候,一见到刘岩和罗致远,高粱就笑嘻嘻的迎了上去,高粱带着刘岩和罗致远通过特别通道登上飞机,这架飞机是合众国最新最快的豪华飞机“飞鹰”,这是架近光速飞机,应该来讲它的速度同人民共和的光数列车同样是近光速,应该来说人类早就已经研究出近光速飞行器,只是由于人类本身的局限性而未能广泛的应用!
人类痴迷于追求更高的速度——运动员们不断打破田径场上的世界纪录,而合众国空军早就研制出可以突破5倍音速的高超音速飞行器,每小时的飞行速度可达6100公里。
然而这种飞行器将是不载人的。但不载人的原因并非是人体无法经受这样的高速运动,事实上,人类在此之前早就已经以超过5马赫的速度运动过。但是我们想要知道的问题是,人类能够承受的运动速度有没有一个极限?
甚至是采用绿色能源的赛车都已经达到惊人的高速——但为了探索太空,我们需要比这高得多的速度,这是一台离心机,飞行员们会用这种设备测试人体能够耐受的过载极限
目前人类的最快运动纪录由3名合众国宇航员保持,他们就是阿波罗-10号的三名宇航员。1969年,当他们乘坐的飞船从月球后方绕过时,他们相对地球的运动速度高达每小时39897公里。很多科学家表示:“我想,在100年前我们肯定不能想象人类竟然可以接近每小时400000公里的速度运动。”
但在今天,我们甚至可以很确定的知道,不久之后这个记录就将被再次打破,合众国正在正在研制的下一代载人飞船“宇宙征服号”的项目主管。这种新型飞船的设计旨在将宇航员送入低地球轨道,创造人类新的飞行速度。
根据目前的计划,用于发射宇宙征服号飞船的“太空发射系统”(SLS)火箭将在2050年发射升空,届时它将搭载宇航员访问银河系以外的星球,未来则还将承担起向火星发射载人飞船的使命。在当前阶段,设计师们预料这艘飞船的常规最高速度可以达到每小时约9千万公里。
地球上的科学家表示:“并没有什么具体的障碍阻止我们人类飞得更快,除了一件事:光速。”真空中的光速大约是每小时10亿公里。那么我们有没有可能从当前的记录每小时4万公里开始逐渐提升,最终达到接近光速的水平?
有趣的是,速度本身——也就是我们对于运动快慢的度量——对于我们的身体而言并不存在什么极限问题——只要这种运动时匀速且沿着一定方向的就可以。因此,理论上人体是可以承受以接近光速的速度飞行的情况的。
但是,假设我们能够克服建造出超快速飞行器的技术难题,我们只要由水组成的身体仍然将面临许多超高速运动条件下可能将会出现的问题。另外一方面,如果通过对现有物理学的升级或是全新的发现,人类有朝一日能够以超光速的速度飞行,那么或许将会遇到意料之外的危险。
合众国新一代载人飞船“宇宙征服号”将安装大量防护措施以确保太空飞行的安全,不至于造成过载的威胁,还有一点非常重要,那就是:尽管我们现在就可以实现每小时4万公里的超高速飞行,但我们仍然必须缓慢加速到这样的速度,然后再缓慢地把速度减下来。快速的加速或减速对于人体将是致命的:相信大家都看到过两辆高速行驶中的汽车迎面相撞时对于车内人员身体的伤害情况——但要知道原先家庭小汽车速度再快也就每小时几十或上百公里而已,而现代的智能汽车最慢的时速也达到了每小时一千公里。
为什么会出现这样的情况?这里就涉及到宇宙中一个非常重要的现象:惯性。任何有质量的物体都会抗拒对自身运动状态的改变。在牛顿第一定律中对惯性现象有着非常好的描述:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
巴里表示:“对于人体而言,匀速才是好事。我们应当担心的不是速度,而是加速度。”
大约一个世纪以前,实用型坚固飞机的出现可以让飞行员在高速飞行中进行机动,很多飞行员后来都报告了与速度与方向改变相关的一些奇怪现象,包括短暂的视力丧失以及感到自己的身体变得沉重或失重。这就是加速度的影响,或者直接就用多少个g来表示,它所代表的含义就是施加在一定质量的物体,比如人体之上加速度的大小。顾名思义,一个g就相当于地球的引力施加在人体身上的加速度,所谓重力加速度,其大小在海平面高度上约为9.8m/s2。
g的方向是垂直的,从头指向脚或是反过来。这对于飞行员或宇航员而言绝对是一个坏消息:当这一加速度(或称作“过载”)为负值时,血液从全身向人的头部集中,导致头部出现严重涨感,很像当我们用双手倒立时的感觉。此时飞行员会满脸通红,眼球充血。反过来,当这一加速度为正值时,血液从头部涌向脚部,在极端情况下眼睛和大脑将出现缺氧症状。此时飞行员就可能发生视力模糊甚至短暂失明的状况,最严重时会导致飞行员的昏迷,专业上被称作“过载引发意识丧失”(GLOC)。有很多航空事故的原因都是飞行员的短暂失明或昏迷导致的。
一般人大致可以忍受从头向脚方向大约5个g的持续过载,超出这一限度就会陷入昏迷。而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员则可以在高达9个g的持续强过载压力下仍然意识清楚地操控飞行器。总部设在新弗吉尼亚州的合众国的航空航天医学协会执行主管杰夫斯表示:“就短时间内而言,人体可以承受远超9个g的过载压力。但如果持续时间过长,那就很少有人能够承受了。”
如果只持续很短的时间,我们的人体可以承受非常强大的过载而不会造成严重伤害。
合众国空军正在开发能够以超过音速近光速飞行的超高速飞行器技术,基于所执行的不同任务类型,宇航员们也会经历较高的过载环境:一般火箭发射和飞船返回地面时他们需要承受3~8个g的过载。如果加速度的方向是前胸向后背的,此时较高的过载对于人体的影响是比较小的,因此我们可以看到绝大部分的飞船设计中都会将宇航员们束缚在座椅上,使其面朝飞行加速方向,这是非常科学的设计。而一旦进入稳定的巡航飞行阶段,此时飞船的轨道速度约为每小时2.6万公里,而此时宇航员将不会感受到速度的存在,就像我们坐在高速飞行的客机中非常舒适一样。
不过,如果说过载可能并不构成对于地球飞鹰飞船长期任务的威胁的话,小型的太空岩石则可能将会是一种威胁。这些细小的太空岩石颗粒可以达到惊人的运行速度,有些超过每小时30万公里。为了保护飞船和内部的乘员,地球飞鹰飞船设计了厚度在18~30厘米的超合金保护性外壳,另外还有其他的保护性措施和备份设备。合众国太空部表示:“这样我们就能确保飞船不会失去某样关键设备,对于整个飞船而言,我们必须考虑这种太空微陨石可能来袭的角度。”
事实是,太空微陨石的威胁还不是未来深空载人飞行将要面对的唯一问题。随着载人飞行的空间飞行速度不断提升,比如执行火星飞行任务时,其他一些问题也必须引起重视,其中就包括宇航员的食物问题以及长期暴露在高剂量宇宙射线环境下可能引发的癌症风险。这些因素在短期太空飞行中都是可以基本忽略的,但在长期飞行中就无法忽视这些问题。
我们对于速度的追求将为我们自己设置前所未有的障碍。将可能突破阿波罗10号速度记录,合众国新型飞船的设计仍然将尽量采用经过验证的可靠技术和材料研制,以及基于化学推进的发动机系统,这是人类从第一次太空飞行至今一直采用的方案。然而这样的传统方案在速度方面存在严重的限制,因为其推进效率是非常低下的。
因此,为了实现人类火星飞行以及其他目的地的飞行任务的高效执行,科学家们认为有必要开发其他更加高效的推进系统。
合众国太空部采用三加一推进方案,这些方案基于传统物理学理论,并且得到了成功,很快将可以让人类宇航员实现行星际航行。简单来说,这三种方案分别基于核裂变,核聚变以及反物质推进加暗物质收集。
第一种方案的原理是分裂原子,就像在商业核电站中发生的那样。第二种方案则是聚变,合并原子核——这是恒星能源的来源,这项技术最终被人类所掌握,采用核裂变和核聚变技术的推进方案理论上将能够将飞船加速到光速的10%左右,也就是大约每小时1亿公里。当然,最强大的推进方案是第三种,也就是利用正反物质的湮灭反应实现推进。物理学原理已经阐明,当普通物质与反物质相遇时将会发生湮灭反应并释放大量能量。今天,粒子物理学家们已经实现了对反物质的少量制造和储存。合众国已经成功制造出有实用意义的大量反物质粒子的新型设备和技术,并将其转变为实际的飞船推进技术。但戴维斯指出,目前工程师们已经提出了很多非常绝妙的设想方案。
如果使用反物质推进引擎,一艘宇宙飞船将能够在持续数月乃至数年的时间里不断加速,达到非常高速度的同时让过载量控制在一个宇航员可以承受的范围内。然而,如此惊人的高速将可能对人体产生全新的危险。
那就是高速飞行风险,当人以每小时上亿公里的惊人高速飞行时,太空中的任何微粒,从氢气原子到微陨石,实际上都将变成对飞船可能产生威胁的“子弹”。
尽管在深空环境下,空间内氢原子的密度仅有大约每立方厘米一个原子的水平,但这些原子可能会转变为强烈的辐射。当与高速飞船接触时,氢原子将会破裂形成许多亚原子粒子并穿透飞船,对宇航员和设备都会造成辐射伤害。当飞船速度达到光速的95%左右水平时,这样的辐射暴露将会达到致命的程度。另外以如此高速进行飞行的飞船还将面临加热问题,摩擦产生的高热几乎将会熔化任何现有的传统材料,而宇航员体内的水分将会沸腾,这些都将是极为棘手的问题。
很快合众国科学家利用强大的“磁场保护罩”来保护飞船免受这种氢原子“雨”轰击的方案。但即便采用了磁场保护罩技术,飞船的飞行速度仍然不能超过大约光速的一半,如果超过,宇航员仍然将面临致命辐射危险。
科学家又利用“曲率驱动”概念来解决这个问题。从正式物理学角度来说,这种引擎的原理是“阿库别瑞驱动”(Alcubierredrive),其主要涉及对位于飞船前方,这是利用科学理论中所描述正常时空进行压缩并在飞船后方将压缩的时空释放的过程。从本质上看,飞船此时是在时空的“团块”中前行,就像一个“曲率气泡”(warpbubble)。通过这种方式来突破光速的限制。在进行这样的时空跳跃期间,飞船本身仍然被安全地放置在自身的“正常时空”里,从而避免了对宇宙光速限制的违背。
但实现这项技术面临的最重大问题就在于它将需要一种特殊的物质,其具有负质量,以用于压缩或膨胀时空,合众国科学家据此制造出负质量制造器。同时在飞船内外加装了隔离辐射复合材料,因为在超光速飞行时,由于飞船所在的,拥有正常时空特征的“曲率气泡”将无法避免与宇宙中其他物质的接触,它将遭受严重的高能宇宙射线轰击。部分这样的宇宙射线将会进入气泡内部并产生致命辐射。
随着科学的进步,合众国开发出越来越先进的抗过载服以及微陨石防护技术,现在的人类将能够克服越来越高速飞行环境下将可能面临任何的困难,为了让光速飞船拥有持续宇宙航行的能量,合众国科学家还采用了暗物质收集转换装置!
所以飞鹰客机达到近光速,已经不是地球上飞得最快的飞行器,但是它还是领先人民共和同样时速的“光速列车”,因为乘坐近光速的“光速列车”需要穿着厚重的防护服,而且老人、小孩等身体较弱的人是不能乘坐“光速列车”的,因此光速列车并没有普及,同时因为人民共和技术上的缺陷,防护服无法在近光速状态下有效防护,所以光速列车经常是以亚音速的速度行驶,但是即便如此,人民共和的“光速列车”仍旧是陆地上跑得最快的磁悬浮轨道列车,因为合众国没有将近光速的技术用于轨道列车、新能源车等路上交通工具。
“飞鹰”作为地球上最先进的客机,采用了飞船所装备的一切高科技技术,飞鹰是三层客舱巨大的飞行器,飞鹰的体积相当于一艘10万吨级航母,而它却拥有餐厅、泳池等设施,它宽阔而舒适,飞鹰的设计主要是为宇宙航行,只是由于火星的建设还没有完成,飞鹰才暂时留在地球作为运载客机使用,飞鹰只需要几分钟就能到达合众国,是地球上最快的运输工具,但是由于机票昂贵,一张机票就要十万合众金,所以一般只有富豪才能乘坐,刘岩和罗致远能够乘坐看来还是“聚英帮”出的钱。
刘岩和罗致远在高粱的带领下,乘坐电梯来到飞机的第三层头等舱,刘岩和罗致远被眼前的景象惊呆了,这层非富即贵,各个都是电视上经常见到的各国富豪,不过刘岩和罗致远对这些人显然性趣不大,刘岩喝着美味的鸡尾酒,看着全息立体影像的电影,罗致远则进入游戏区选择自己喜欢的6D全息影像的动感游戏,罗致远仿佛置身在真实的世界中,他同敌人激战搏杀等等!
在等待了一个小时后,飞鹰飞机开始关闭机舱门,飞鹰飞机的机长接到允许开车的指令后,按照正确的程序开车启动,检查飞机一切正常后,请求滑行进跑道。飞鹰飞机进跑道,等待获得塔台许可,飞机没联络道滑行并注意观察,确认五边没有降落的飞机后,请求进跑道。飞机对准跑道,请求塔台起飞,得到塔台许可,机长方按规定动作加油门起飞。飞机到达离地速度后,飞机驾驶员拉杆稳住抬前轮,同时机尾两台火箭喷射器转向地面喷射火焰,飞机随即离地起飞,向上极速爬升,机尾的火箭喷射器也调整方向,向下喷射,几秒钟后飞机冲出地球大气层进入宇宙,一秒钟后飞机转向合众国方向,同时机尾的火箭喷射器再次调整,向飞机后方喷射加速,几分钟飞机就抵达合众国新华盛顿市。
飞鹰飞机由于采用了新型避震器,所以起飞和降落都十分平稳,没有让乘客感到一点轻微的震动,飞机高速滑行,很快就来到了五层透明的候机楼前,紧接着同自动伸长的廊道对接,飞鹰飞机的机门随即打开。由头等舱的客人先下,接着是第二层的二等舱的客人,最后才是普通舱的客人,刘岩和罗致远继续跟着高粱率先出了飞机!