01傳統火箭發動機——化學發動機。
1、化學發動機的工作原理
和噴氣式飛機一樣，運載火箭透過噴射高速氣體獲得動力。不同的是，在大氣中飛行的飛機，透過發動機不斷壓縮吸入氣道的空氣，可以獲得推力，但對於運載火箭來說，空氣有些拉伸，很難產生足夠的推力，更何況我們要去接近真空的外太空。因此，為了擺脫地球引力，運載火箭裝載了大量的燃料和助燃劑，燃燒這些燃料產生的大量氣體透過超音速噴嘴排出，可以將火箭推向天空，將航天器送入太空軌道。
2、化學發動機的缺點
化學燃料雖然效果突出，但缺點也很明顯。最大的問題之一就是“大而重”。“大”是指燃料和助燃劑的總體積大，“重”是指會使火箭更重。這造成了一個困境——為了飛得更高更遠，需要更多的燃料，但這反過來又使火箭更重，消耗更多的燃料。
到目前為止，人類推力最大的運載火箭是SaturnVV，當年為了把總重量約50噸的阿波羅飛船送入月球軌道，必須攜帶2721噸燃料和助燃劑，才能完全填滿幾個標準大小的游泳池。相比之下，火箭每個推進級的淨重只有178噸。所以，雖然現實中的火箭是圓柱形的，但是所有部件的重量都是經過仔細考慮的。
02採用新能源的發動機技術
1、離子發動機技術
離子發動機與傳統火箭發動機相似，只是燃燒室用電離室代替，噴出的氣體用電離推進劑代替。在電磁場的作用下，電離子受到約束，高速噴出。由於離子發動機相對於衝量的優勢，攜帶較少的推進劑可以獲得相當大的加速效果。
1998年發射的美國宇航局探測器DeepSpace1是人類歷史上第一艘使用這種推進方式的航天器。雖然在航行中遇到了一些技術問題，但還是成功探測到了CometBorrelly。
2、核動力發動機
除了離子發動機，核動力發動機也受到無數科幻作品的青睞。
與傳統發動機相比，聚變發動機有優勢。在巨大的比衝量之外，氫及其同位素氘是宇宙中最稀有的資源之一。無論是飛行時從太空收集的，還是大型氣態星球上的大餐，燃料問題都可以解決。
然而，雖然核動力單人艇在未來世界已經變得司空見慣，但核動力發動機在現實中仍然沒有實現。受物理和材料科學的限制，目前的可控核聚變不能隨意釋放能量，只有小型同位素電池或加熱器才能在探測器上被稱為核能。
03利用宇宙能量進行遠行。
1、遠航——光之帆
從15世紀開始，人類進入了大航海時代，帆船成為對未知航向挑戰的象徵。而且在宇宙大航海時代，太陽帆飛船，或稱光帆飛船，在這裡可以說是最接近於傳統帆船的飛行器了。
在劉的科幻作品《三體》中，為了發射一架能儘快到達一光年之外正在向地球進發的三體艦隊，於是人類提出了“天梯計劃”。這個計劃中的飛行器是一個帶有巨大輻射帆的輕帆宇宙飛船。透過在預定的飛行軌道上依次引爆從地球到木星的近1000枚核彈，爆炸產生的輻射作用在光帆上帶來持續的加速，最終追求極致輕量化的飛船達到光速的1%。
輕帆飛船不再是紙上談兵，而是在現實中慢慢走向實用的解決方案。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)於2010年發射的IKAROS航天器成功驗證了使用輕帆作為唯一推進方式的可行性。
2、利用空間引力彈弓
愛因斯坦的廣義相對論指出，一個巨大的物體可以彎曲它周圍的空間。如果把行星或恆星等大質量物體比作金屬球，把空間比作橡膠膜，那麼金屬球壓在一個平整的橡膠膜上就會產生凹陷。如果此時有小球向金屬球走去，小球的軌跡會彎曲，小球在向凹陷滾動的過程中會不斷加速。這就是“引力彈弓”的基本原理——空間探測器繞過行星時，受到行星引力的影響，運動速度增加。
1977年9月5日發射的旅行者號探測器，在太陽系兩大行星木星和土星引力加速後，獲得了足夠脫離太陽引力控制的動能。2013年9月12日，NASA正式宣佈脫離太陽系，繼續向無人深空邁進。
重量為3噸的土星探測器卡西尼號(Cassini)可以在6.7年內兩次飛越金星，然後穿過地球和木星，並透過它們的重力加速，從而順利到達目的地。
3、曲速航行
如果說引力彈弓利用了這個宇宙自然的“地形起伏”，那麼曲速導航就是人類移山填海，主動出擊。這裡的“翹曲航行”，或者說曲率航行和翹曲空間，本質上是空間的主動彎曲。
電影《星際迷航》中的星艦企業號由曲速驅動。正負物質湮滅釋放出的巨大能量產生了翹曲速度場，進一步改變了翹曲速度場周圍的空間結構，使飛船進入翹曲速度導航，也就是看起來被空間中的波浪倍增，被空間波動向前推動。進入曲速導航後，飛船被曲速氣泡包圍，曲速氣泡內部的空間沒有扭曲。與扭曲速度氣泡相比，飛船以亞光速飛行，但扭曲速度氣泡本身相對於空間的移動速度可以超過光速。
實際上，我們至今還沒有發現人造彎曲空間的有效方法，曲速飛船也仍然是個不錯的概念。但這一概念吸引人之處在於，它可以實現真正意義上的空間壓縮，大大縮短旅行時間，讓旅行在星際星系之間變得更加真實。
就像現在高速鐵路可以消除我們過去萬水千山的重重阻隔一樣，未來的“星際高速鐵路網”正等待著用高速鐵路技術建造起來。
結語：如過去的科幻小說中大膽的幻想中已有許多變成了現實一樣，今天的科幻小說或許就是明天的現實。就讓我們翹首以待，在這個日新月異的時代，迎接宇宙大航海時代的到來吧！
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