就算人類實現了可控核聚變,我們也很難走得出銀河系

2020-12-19 魅力科學君

本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文

第一顆核彈爆炸時,產生的那種毀天滅地的能量讓人類膽戰心驚,同時也讓人類對這種能量無限嚮往。和核能相比,人類以前使用的能源低了好幾個檔次,很顯然,如果可以將核能控制好並加以利用,人類就擁有了空前強大的能量來源。

核能的來源有兩種方式,即核裂變以及核聚變。經過科學家們的不懈努力,我們已經基本上掌握了前者的利用,但因為可用於核裂變的原料很少,其質能轉換率又相對較低,所以從長遠來看,人們對以核裂變為基礎的核能並不看好。

核聚變就完全不一樣了,在宇宙中,可用於核聚變的原料可謂是隨處可見,而且核聚變的質能轉換率是核裂變的5倍有多。因此可以說,在人類現有的科技樹上,可控核聚變技術絕對是重中之重,一旦這個「技能」被點亮,我們的科技水平將會毫無懸念地突飛猛進。

但科技水平的突飛猛進,並不代表人類就可以在宇宙中為所欲為,科學家告訴我們,就算人類實現了可控核聚變,我們也很難走得出銀河系。

從能量轉換的角度來看,核聚變宇宙飛船是將核原料的部分質量轉化為動能,而我們要讓宇宙飛船到達目的地,不光要考慮啟程時加速所需要的能量,還要考慮到達目的地時減速所需要的能量。理論上來講,這兩者需要的能量都是一樣的,也就是說,我們需要一半的核燃料來用於減速。

由於宇宙飛船不可能全部都裝上核燃料,這裡又要減去一部分的能量來源,根據動能公式 Ek=(mv^2)/2 與質能方程式 E= mc^2,可以看出核聚變宇宙飛船只能達到一個有限的速度。通過相關計算,科學家認為,在最理想的情況下,一艘核聚變宇宙飛船的速度也只能達到15%的光速。

最近的恆星-比鄰星,都離我們有4光年之遙,即使在最理想的情況下,我們要飛到比鄰星也需要二、三十年的時間。而擺在我們面前的事實卻是,銀河系的直徑有10萬光年,由此可知,以核聚變宇宙飛船的速度,要走出銀河系會有多麼的艱難。

宇宙空間的廣袤遠超我們的想像,已知宇宙中最快的光速,在宇宙的尺度下都顯得非常的力不從心。正因為如此,不少的科學家都對「人類是否能夠走出銀河系」這個問題持悲觀的態度,他們認為,以人類現有的,以及能夠想像到的技術,都很難走得出銀河系。

不過話又說回來,利用可控核聚變技術雖然不能走出銀河系,但走出太陽系還是很現實的。有了這項技術,人類就不必再依靠太陽,這就意味著,人類可以在任何擁有核聚變原料的區域建設自己的家園。

在不遠的將來,當可控核聚變實現以後,人類也許會以地球為中心,在宇宙中逐步擴大自己的活動範圍,並在以後的幾百萬年時間裡,以這種方式蔓延到整個銀河系,從而成為稱霸銀河系的超級文明。當然,如果在這個過程中不小心遇到了外星文明,那就另當別論了。

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    如果人類掌握可控核聚變,我們能夠走出銀河系嗎?雖然現在人類已經知道核聚變是一種非常強大的能量,但是我們地球上擁有的核聚變能源還是非常少的,科學家在月球上發現了很多核聚變的原料,這對於人類來說絕對是一個好消息,畢竟我們可以在月球上開採能源,不過月球雖然距離地球很近,但是畢竟還是有一段距離的,月球和地球的環境不一樣,我們不可能隨便的對月球進行開採,只有科技發達之後,我們才能夠在月球上面開採資源,這樣的技術不知道多少年以後才能夠實現
  • 人類想要實現可控核聚變,需要花費多久?究竟哪方面出現了問題?
    可是近幾年來,人類的科技仿佛停滯不前,像是被某種事物限制了一樣,隨後科學家說出了其中端倪,未來人類一旦實現可控核聚變技術,將會徹底改變人類的時代,甚至能夠改變人類的生存方式。這一說法並不是沒有任何依據,毫不誇張的來說,未來一旦實現可控核聚變技術,人類極有可能會成功移民到其他星球上,可是人類在實現可控核聚變技術的過程中,究竟哪方面出現了問題?
  • 人類未來能否實現可控核聚變?
    能量是我們現代工業文明所面臨的最重要的課題之一。我們從什麼地方獲得能量,我們用能量做什麼,以及我們如何處理獲取能量後產生的廢物,這些對我們人類在地球上的未來至關重要。然而,能量是物理學中最令人費解的物理量之一。下面就說下能量的本質,什麼是能量的「聖杯」以及核聚變的未來!能量的本質是什麼?
  • 可控核聚變遲遲不能實現,各種妖魔鬼怪就都出現了
    核聚變能,是人類最理想的能源,第一它高效,產出的能量非常巨大;第二它清潔環保,氫元素直接通過核聚變變成氦元素,而氦氣還是惰性氣體;第三,核聚變的材料充足,科學家樂觀的估計就是取之不盡用之不竭。所以,幾十年以前,很多科學家就一頭扎進了可控核聚變的研究之中,但遺憾的是,到目前為止,可控核聚變還沒有實現,畢竟太難了,如果那麼容易實現,那麼我們就不會只有一個太陽了,木星、土星等都會成為「太陽」。雖然可控核聚變一直無法實現,但人類對能源的需求卻越來越急迫了,這就產生了矛盾。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    在核聚變的過程中可以釋放出大量的能量,並且要比核裂變清潔得多,還有核聚變所需的氚在地球的海水中都可以找到,解決了原料問題。眾所周知,核聚變反應所釋放的能量是巨大的,而可控核聚變也被譽為能源領域的「聖杯」。什麼是可控核聚變?
  • 中國可控核聚變技術領先世界,未來依靠核聚變能飛出太陽系嗎?
    但即便是我們已經成功地實現了多次工業革命,人類到目前為止仍然被困在地球上,很難做到大規模把人遷移到其他的天體上。目前人類最遠也就是把幾個人送到月球上,這還是消耗了大量的資源。核聚變反應按照目前的科學理論,人類能夠實現的能源最高的利用是可控核聚變反應。要了解可控核聚變之前,我們就得先搞懂核聚變反應。我們都知道,原子是由原子核和核外電子構成的,而原子核又是由質子和中子構成的。所謂的核聚變指的就是原子核的融合,也被稱為核融合。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,還有建設戴森球的必要嗎?
    為了從根本上突破能源問題的束縛瓶頸,世界上一些國家開始在可控核聚變上下功夫,並且已經取得了重大的階段性突破。可控核聚變的原理在自然界中,最容易實現、所需能量輸入也是最低的聚變反應,就是氫的同位素氘與氚的聚變。
  • 可控核聚變卡在了哪,還要讓我們等多久?
    在那些看得見卻還摸不著的未來技術中,最令人期待的莫過於可控核聚變技術了,因為人人都知道這項技術的實現將會徹底改變人類的生存方式。這麼說一點也不誇張,一個文明,特別是現代文明的發展與所能夠利用的能源是息息相關的,而可控核聚變技術只需要100噸的氦-3就可以滿足全人類一年的能源需求,也就是說對於現階段的人類而言,能源將會取之不盡用之不竭。
  • 核聚變是不是人類在地球上唯一能讓我們離開星系的能源?
    以人類目前的科學發展水平來看,實現可控的核聚變是人類能夠突破太陽系進行星際旅行的關鍵。對於有壽命的人類來說,時間就是金錢,旅行者1號花費了整整35年的時間才到達人類已知的太陽系邊緣。假如一個人20歲的時候登上宇宙飛船這麼航行,這麼一去一回等他回到地球上都已經90歲了。
  • 可控核聚變能成為未來汽車的動力來源嗎?
    可控核聚變在未來實現民用化,成為替代化石燃料的能量來源,這是完全有可能的。而且人類的文明想要發展到更高的水平,這一步也是必然之路。人類現在已經可以實現核聚變反應,那就是氫彈爆炸,其本質反應是氫的兩種同位素——氘和氚,發生核聚變反應。
  • 中國已實現一億度高溫的「人造太陽」,可控核聚變還遠嗎?
    前段時間中國實現了「人造太陽」達到一億度的高溫,這個溫度領先全球一度被刷屏。 很多人對於一億度的高溫並沒有什麼概念,我們能想像到的高溫或許最多也只有幾千度罷了!一億度的高溫到底什麼概念?
  • 我國人造太陽,首次實現1億度!人類距離可控核聚變還有多遠?
    說到人造太陽,我們先來了解一下核聚變與核裂變...... 核裂變 比如前段時間說日本要把核廢料倒入太平洋,我們大家都在噴日本沒人性,但也確實說明了這核廢料危害很大且很難處理。 核聚變
  • 如果可控核聚變研究成功了,短期內會有哪些突破性的應用?
    可控核聚變是人類能源的下一階段構想,目前正處在研究當中,還有許多的問題擺在面前,我們總提到可控核聚變還有多長時間問世,大家都會回答五十年之後,以現在來看,恐怕還得三十年,甚至更久。核聚變是一種比核裂變更高效率地獲取能源的方式,不可控的核聚變或者說是用自身引力控制的核聚變我們都見過,那就是頭頂的太陽。而可控的核聚變就是咱們實驗室中正在研究的那個。
  • 人類掌握了可控核裂變,為啥還要艱難開發可控核聚變,有意義嗎?
    簡單的說,就是可控核聚變比可控核裂變厲害多了,好處多多了。而且可控核裂變無法從根本上解決人類發展進程的能源危機,只有可控核聚變才能夠真正解決這個發展瓶頸。人類對能量的認識和利用是逐步推進的。在猿人時代,人類的祖先們茹毛飲血,連最基本的能源都不知道。
  • 當人類徹底掌握可控核聚變技術後,未來世界會發生什麼變化?
    如果能夠解決核聚變技術,人類將獲得取之不盡用之不竭的新能源。人類點滿核聚變這項劃時代的技術,帶來的影響不亞於前三次工業革命,從此之後再也不用擔心能源短缺問題,就可以把目光投入到太空,將文明的火種撒向整個太陽系。當然,這一天的到來還有點遠,但可控核聚變的技術正在飛速發展中,也許我們有生之年就能夠享受到這項技術穩定發電帶來的便利。
  • 袁嵐峰:在可控核聚變的道路上,中國走到了哪一步
    聚變燃料如果處於靜止,就很難不把容器燒穿;而如果處於運動中,聚焦點火又變得困難。這就是可控核聚變難度如此之大的原因。 順便說一句,有一個提法叫做「冷聚變」,號稱在某種實驗條件下,常溫常壓就能實現核聚變。冷聚變不時地吸引一群人過去研究一通,但從來沒有得到過確定的結果。我對它的看法跟大多數人一樣:大半是忽悠。不過還是持開放的態度吧。
  • 可控核聚變並不能讓汽車成核動力,但它依然將徹底改變人類未來!
    從理論上來說,在可控核聚變成功之後的很長一段時間內都不可能代替石油成為汽車的動力來源!核聚變之後能源取之不盡,為什麼不能作為汽車的動力來源?難道還要燒石油汙染空氣嗎?其實完全不是這樣!在可控核聚變和汽車的動力來源還有一條鴻溝必須跨越,那是什麼呢?
  • 以「人造太陽」成功放電,解讀什麼是可控核聚變,為何如此重要
    12月4日,成都西南角,我國新一代可控核聚變研究裝置「中國環流器二號M裝置(HL-2M)」正式建成放電,標誌著我國正式跨入全球可控核聚變研究前列。而目前,世界上關於可控核聚變研究最著名的當屬國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER),該計劃自2006年聯合籤署,涉及35個國家通力合作,預計將在2025年實現第一次等離子放電。
  • 新一代可控核聚變裝置建成,「人造太陽」將要來了
    近距離的太陽據人民日報相關報導,我國首代可控核聚變研究裝置「中國環流器二號M」在成都正式建成放電,標誌著我國躋身於世界可控核聚變研究前列,人類將加快對核能研究的進程。我們知道核聚變由氘、氚離子在特定條件下聚合成氦,在這個離子聚合的過程中損失的能量可以轉化為超強能量,這類似於太陽發光發熱的原理。
  • 可控核聚變為什麼是終極能源?
    最近中國科學界可謂捷報連連,嫦娥取土待歸、九章計算出世、可控核聚變也有重大突破,前兩個都談過了,今天就來談一談可控核聚變,俗稱人造太陽,提到核聚變,許多人自然就想到了核裂變,我也簡單說一說。為什麼要掌握可控核聚變為了解決煤炭石油資源的壓力,同時提高能量的轉化率,人類對能源的渴望愈發強烈。當科學家發現太陽擁有幾乎無窮無盡的能量的時候,他們萌生了一個大膽的想法,在地球上製造出一個微型人造太陽,一勞永逸的解決能源問題。