承載人類的夢想：宇宙飛船該如何設計？

2020-09-17 愛科學的恐龍哥哥

宇宙對於人類來說一直是神秘未知的，而未知也正是科幻的魅力所在。因為未知，我們可以自由地暢想將乘坐怎樣的交通工具去探索、冒險、戰鬥和發掘。一百多年歷史的科幻電影中，出現了無數充滿奇思妙想的宇宙飛船設計。每一艘飛船都承載著設計師獨一無二的冒險精神與浪漫情懷。什麼樣的飛船才具有科技感？在我們對外太空還在嚮往的時候，我們不得不思考一個很嚴肅的問題，我們設計的飛船能否達到抵達更深層次外太空的要求呢？縱觀人類歷史上，對於宇宙飛船的設計與研究其實是需要我們認真對待的，今天我們就來聊聊有關於宇宙飛船設計的那些事情吧！


電影《2001太空漫遊》中的「發現」一號是第一個給人們留下深刻印象的宇宙飛船。它的實體模型長達16.46米，為了滿足長鏡頭的拍攝需要，製作組還做了一個稍小的4.572米模型。飛船內部有一臺用於產生人工重力的巨型離心機，這臺機器有30噸重，由第一次世界大戰時期的大型軍火、船舶與飛機製造商Vickers-Armstrongs Limited建造，耗資75萬美元。影片後半部中，太空人乘著這艘龐大的飛船飛向木星。飛船內部的設計，現在看來依舊令人驚嘆。庫布裡克對於逼真感的要求使飛船設計的工藝達到了對於細節極其考究的程度，將過去單薄平面化、執著於金屬感的外形設計打破，更加立體的造型設計成了宇宙飛船的新美學。


如何設計一艘宇宙飛船呢？可以去參考一下火星救援裡的模型，人離不開空氣，真空環境下就要求殼體抗壓，最好的辦法是設計成球體，做成球體後，同體積下，旋轉慣性也比較小，但是球體組裝麻煩，一體化送上太空太難了，只能力大磚飛，所以目前國際空間站都是拼出來的。還要考慮到人造重力，內部必須有一個一直轉動的環，來讓向心力的反作用力來幹活，球體拼裝又很難，但其實換個角度就能解決問題了，而且其實宇宙飛船太陽系裡也有主體，真正的宇宙飛船，以我們現在的基礎物理發展，能飛到木星軌道就算超級成功了，目前一時半會兒造不出來，馬斯克的星艦應該也算宇宙飛船，但大號的像科幻小說裡的，造不出來的，無工質推進器，更是跟夢一樣。


隨著人類科技的不斷進步，我們也希望把宇宙飛船探索外太空的任務不斷去實現和完成，早日能夠對外太空進行探索，當我們能夠踏上一片新的世界的時候，就可以利用我們的文明去了解另外一個文明，真正做到和宇宙不同體系生命的溝通與了解，其實人類的潛能是無限的，我們的科學技術也會不斷取得不同方面的進步，宇宙飛船更是可以早日實現我們在科幻電影裡所描述的先進功能，讓我們踏進更先進的文明世界，一起學習！

相關焦點

  • 承載人類的夢想:宇宙飛船該如何設計?
    宇宙對於人類來說一直是神秘未知的，而未知也正是科幻的魅力所在。因為未知，我們可以自由地暢想將乘坐怎樣的交通工具去探索、冒險、戰鬥和發掘。一百多年歷史的科幻電影中，出現了無數充滿奇思妙想的宇宙飛船設計。每一艘飛船都承載著設計師獨一無二的冒險精神與浪漫情懷。什麼樣的飛船才具有科技感？
  • 它是太空梭的繼承者，SLS火箭如何再次承載人類登月夢想
    化學動力火箭，這是一個讓我們又愛又恨的一個載具，化學動力火箭這麼多年來一直幫助我們探索宇宙，隨著引擎和火箭結構製造工藝等技術的不斷發展，化學火箭可以執行更加複雜，更長距離的任務。面對土星五號的輝煌，我們更應該把新的希望寄托在SLS身上，這是新的登月火箭，SLS和獵戶座飛船將再次承載人類的夢想前往月球。想要實現夢想，就要向現實挑戰，製造火箭的關鍵就是路線，也可以說是實驗的路線。不過在了解實驗路線之前我們先看看SLS的主體結構，SLS是五段式固體火箭助推器，核心級，還有獵戶座上級發動機結構和RS-25引擎。
  • 科技手抄報:科技承載夢想知識改變命運
    飛向天空去探索神秘的宇宙，去訪問美麗的月球，去觸碰耀眼的烈陽，著一直以來都是人類世世代代的追求。也是中國的先輩們付出生命追尋的夢想。　　2005年中國終於實現了千百年來的夢想，一架完全由中國自主研製的神舟五號載人飛船在酒泉成功發射，將我國航天駕駛員楊利偉送入了太空。「神五」表示著中國首次載人航天飛船發射成功，楊利偉成為了宇宙行走中的第一位訪客。　　2005年10月12日整，「神六」也成功發射和著陸，使我國航天技術得到了世界的認可，這預示著我國航天發展已達到國際先進水平。
  • 如果人類能夠實現光速飛行,飛船如何躲避宇宙中的障礙物?
    如果人類能夠實現光速飛行，飛船如何躲避宇宙中的障礙物？，就連光速都要走10萬年，所以我們現在的速度根本就分不出銀河系，那麼未來人類可能會實現光速飛行，如果人類能夠實現光速飛行，那麼飛船如何躲避宇宙中的障礙物呢？
  • 兒童畫宇宙飛船,讓科技與夢想在孩子心中生根發芽!
    神秘的太空令人想往，從古代開始，人們就想飛上天去看看，現在已不再是夢想，各種不同功能的宇宙飛船，在太空裡辛勤地為人們提供著服務，人類也已多次去探索那神秘的太空世界，今天我們來學習宇宙飛船的繪畫方法：先畫出宇宙飛船的外形，宇宙飛船的頭是尖尖的，這可以儘量減少與空氣摩擦產生的阻力。
  • 馬斯克宇宙飛船首次起飛，火星移民夢想更近一步
    北京時間 5 日早晨 8 點，承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到 150 米的懸停測試。這也是迄今為止，最重要的一次測試，地點在美國德克薩斯州的發射場。不過有意思的是，單從測試角度來看，如果在極端天氣下進行試飛，在最終效果上可能更能夠測試宇宙飛船的全天候飛行能力。儘管如此，對於 SN5 這樣的原型機來說，在大風中進行飛行測試還是有諸多弊端，可能會影響飛行的關鍵測試數據，所以最終還是在颶風過後才進行點火和飛行測試。
  • 馬斯克宇宙飛船首次起飛,火星移民夢想更近一步
    北京時間 5 日早晨 8 點，承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到 150 米的懸停測試。這也是迄今為止，最重要的一次測試，地點在美國德克薩斯州的發射場。在點火後，飛船原型 SN5 上升到預定的 150 米高度，在保持高度的情況下，橫向移動到旁邊的降落區後緩慢降落，最終平穩著陸，整個過程約為一分鐘。
  • 火星移民夢想更近一步!馬斯克Starship飛船測試成功
    Starship首次成功測試北京時間 5 日早晨 8 點，承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到 150 米的懸停測試。這也是迄今為止，最重要的一次測試。SN5升空Starship是SpaceX規劃的一種完全可重複使用的運輸系統，主要由Starship飛船和超重鷹火箭組成，Starship只在將人類運送至地球軌道、月球、火星以及其他地方。按照SpaceX的設計，Starship的總高度約為120米，直徑為9米。
  • 人類宇宙探索 哪些成就應載入史冊?
    地球開始了「異地戀」，冥王星自帶「桃心」，這個7月，從遙遠宇宙頻頻傳來的好消息已經讓整個地球一再激動不已。　　自從50年前尤裡·加加林駕駛「東方」號飛船實現人類首次太空之旅以來，在半個世紀的時間裡，人類對於太空的探索已經取得了飛速發展。
  • Hello Games仍在打造夢想中的宇宙!《無人深空》加入生物飛船
    遊戲發布前，開發者告訴玩家，在浩瀚的宇宙中有幾千億個不同的星球等待玩家去探索，數百外玩家提前就購買了遊戲等待上市的那一天，媒體也是不遺餘力的吹捧。然後等到真正上手玩了之後，大多數玩家在1小時之內就會被枯燥的內容勸退，繼續堅持的玩家在數個小時的探索之後發現數千億個星球其實都是大同小異，並沒有值得探索的價值。
  • 如果星際飛船在宇宙中迷路，如何找回地球？
    隨著宇航科技的發展，相信人類將會飛往更加深邃的宇宙之中。另外，考慮到地球有可能被小行星撞擊，或者被伽馬射線暴轟擊，或者地球本身引發氣候劇變，地球在將來都有可能變得不宜居。正因為如此，霍金建議人類早點離開地球，去宇宙中尋星新的家園。
  • 如果星際飛船在宇宙中迷路,如何找回地球?
    半個世紀前，人類第一次踏上了外星世界——月球。預計再過十幾年，人類將會首次踏上地球之外的行星——火星。隨著宇航科技的發展，相信人類將會飛往更加深邃的宇宙之中。另外，考慮到地球有可能被小行星撞擊，或者被伽馬射線暴轟擊，或者地球本身引發氣候劇變，地球在將來都有可能變得不宜居。正因為如此，霍金建議人類早點離開地球，去宇宙中尋星新的家園。
  • 馬斯剋星艦飛船原型完成150米跳躍,火星移民夢想更近一步
    來源：DeepTech深科技（ID：deeptechchina）作者：李賢煥北京時間 5 日早晨 8 點，承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到 150 米的懸停測試。這也是迄今為止，最重要的一次測試，地點在美國德克薩斯州的發射場。
  • 想像承載人類對地球未來的憂患之思
    想像承載人類對地球未來的憂患之思 　　假如受到 來自太陽的「攻擊」…… 　　「對太陽之災的想像，承載著人類對宇宙生態和地球未來的憂患之思。」這艘被最終定名為「帕克太陽探測器」(Parker Solar Probe)的飛船，目前正在約翰霍普金斯大學應用物理實驗室進行設計和建造。一旦發射成功，它將以每秒200公裡的速度24次飛掠太陽，並經過太陽的上大氣層，與太陽表面的距離縮短到640萬公裡以內。此項探測計劃有利於收集有關太陽活動的新數據，有望對日冕物質拋射等太陽活動做出預測。
  • 低重力、缺氧氣,人類該如何設計火星殖民城市?
    登陸到火星並為人類創建一個新的落腳點能夠進一步打破技術、人類心智和設計的極限，並且有可能讓我們懂得如何在地球上更好地生活。 到地球之外的空間居住能夠讓我們有機會去嘗試新的社會和環境體系，其中必然會吸取我們在地球所汲取的一些經驗和教訓。
  • 如果人類造出了光速飛船,我們能夠駕馭嗎?答案讓我們沉默
    事實上，以人類現在的身體強度，即使是初級的亞光速飛行，我們也根本承受不了。在這樣的速度之下，人體可能會被壓到爆炸，看到這裡，可能很多人會沉默，如果人類無法駕馭光速飛船，那我們將永遠只能被困在太陽系，即使在未來探測器在其它的星系發現了適宜人類生存的第二地球，那星際移民可能也只是一個夢想。
  • 夢想還是現實?世代船能夠幫助人類遨遊宇宙?
    到另一顆星球旅行並在遙遠的星球上種下人類的種子，這是科學家乃至大部分人類的完美願望。毫不誇張地說，幾個世紀以來這一個看起來不切實際的願望一直吸引著人類的想像力。隨著現代天文學的誕生和太空時代的到來，人們的科技甚至已經提出了如何實現這一目標的科學建議。但是，當然，生活在相對論性的宇宙中存在著許多未知，這些未知都是對我們最大的挑戰。
  • 1480億公裡外的世界：美國新一代星際飛船預計2030年前往探測
    人類一直嚮往著遙遠的宇宙，迄今為止在這方面投入力量最多的，應該是美國宇航局。早在幾十年前，美國宇航局就發射了旅行者1號和旅行者2號，這兩艘飛船為人類第一次揭示了木星，土星等太陽系內更加遙遠的行星的浮光掠影，現如今這兩兄弟已經飛到了距離地球200億公裡左右的位置，但依然在不斷給人類傳來太陽系邊緣的信息。有專家預計，這兩艘飛船將在2025年前後，與地球徹底失去聯繫。
  • BWFRP管道——承載了人們飛上天空的夢想
    曾經天空對於人類來說是神奇而陌生的，為了能夠飛上天，嘗試過很多實驗，也有人為此付出了生命的代價，前人的成果也為後來人留下了寶貴的經驗，熱氣球、滑翔傘、飛行器再到飛機，人類終於長出了翅膀翱翔於藍天之下，到了現代，民航機、軍用飛機、戰鬥機，各種飛機種類齊全，普通人也可以去考個飛機駕駛執照，當作炫耀的資本，而坐飛機對於普通人來說，也不是什麼痴心妄想的事情了，各種旅行軟體、民航電話，只要你想做隨時預定
  • 星際飛船原型測試成功，馬斯克的火星移民夢想更進一步
    對馬斯克而言，此次測試成功，意味著Starship飛船逐漸成熟，距離他火星移民的夢想更近了。對這次測試飛行，馬斯克早已經按奈不住，在飛行測試的兩天前，他就在社交媒體上發文表示，當太空旅行和飛行一樣簡單,我們人類文明的延續將更加輝煌！測試成功後，馬斯克在網絡上也激動地和網友進行了互動，介紹了下一步的發展想法，讓我們一起來看看吧！