飞出太阳系的希望：三种太空推进系统，能帮助人类抵达其他的恒星

人类的梦想是星辰大海，想要实现这个梦想，我们首先要考虑的就是怎么样才能从太阳系中飞出去，尽管这看上去很难，但飞出太阳系的希望还是存在的，因为有三种强大的太空推进系统，在技术成熟的情况下，都能帮助人类抵达其他的恒星。

简单来讲，太空推进系统的工作原理就是：推进系统向后喷出物质，并因为动量守恒而获得前进的推力。我们知道，动量表示为物体的质量和速度的乘积，因此在质量相同的情况下，推进系统喷出的物质速度越快，其获得的推力就越强劲。

人类现在常用的化学火箭推进系统，有一个很大的问题，那就是它喷出物质的速度太低，即使是理论上的极限值，也不会超过每秒10公里，在这种情况下，它就不得不携带大量的燃料，然而燃料本身也是有质量的，这无疑又进一步降低了它的推进效率。

所以如果我们想要飞得更远，就需要将物质以更快的速度喷出去，在可以预见的未来里，有三种推进系统都可以满足这个条件，下面我们就来简单了解一下。

离子推进系统

离子推进的原理可以简单地描述为，利用电场来将带电粒子加速到很高的速度，并将其喷出去。实际上，人类目前已初步开始使用离子推进系统，即使以现有的技术，其喷出物质的速度都可以高达每秒200公里以上，这种速度显然比化学火箭快得多。

现有的离子推进系统有一个缺点，那就是它喷出物质的质量不够大，因此其产生的推力很小，这就意味着，现有的离子推进系统不能给飞船提供足够大的加速度，所以它想要达到特定的速度，会需要很长的时间。不过这种缺点并不是不可以弥补，这就要说第二种太空推进系统了。

核动力推进系统

顾名思义，核动力推进系统就是以核能作为动力的推进系统，总的来讲，核能可以通过核裂变和核聚变来获取，从长远来看，核聚变的前景要广阔得多，毕竟核聚变的原料更加容易获取，其单位质量产生的能量也比核裂变更高。

核动力推进系统有两种可行的推进方式，一种被称为“热核推进”，就是利用核反应堆产生的能量直接将物质喷出去，从理论上来讲，核聚变产生的能量，能够使喷出物质的速度达到每秒1万公里左右，其推进效率可想而知。

另一种方式被称为“核电推进”，其工作原理就是利用核反应堆来发电，进而为离子推进系统提供电能，而有了强大的电能，离子推进系统就可以在单位时间里喷出质量更大的物质，与此同时，其喷出物质的速度也将大幅提升，具体提升到什么程度，主要是看核反应堆的发电效率。

从理论上来讲，基于可控核聚变的核动力推进系统，在不从外界获取核燃料的情况下，有望将飞船加速到光速的15%，以这样的速度，只需要几年的时间就可以飞出太阳系。好的，我们接着说第三种太空推进系统。

光子推进系统

前面提到的两种推进系统喷出物质的速度再快，也不可能达到光速，而光子本身的速度就是光速，虽然光子没有静质量，但它们却有动量，这就意味着，我们可以是利用光子来产生推力的。

可以想象的是，如果我们在飞船装上一个光源，那么当它向后方发射光子时，就可以推动飞船前进，只要光源足够强大，并且能够持续地运行，那么飞船就可以不断地加速，甚至无限接近光速，但遗憾的是，在可以预见的未来里，我们根本无法制造出如此强大的光源。

不过，有另一种利用光子来推动飞船的概念，它更加实际和可行，那就是“光帆”。“光帆”就是利用太阳光或者其他强烈的光源来给飞船提供动力的装置，我们可以简单地将其理解为，“光帆”与我们常见的船帆类似，只不过船帆受到的压力是风压，而“光帆”受到的压力是“光压”。

需要知道的是，“光帆”并不是只存在于想象之中，在过去的日子里，科学家已经通过多次太空实验验证了“光帆”技术的可行性。

除此之外，由霍金于2016年启动的“突破摄星”计划，也采用了这种推进系统，该计划旨在利用部署在地球附近的激光阵列，将一种大概有普通邮票那么大的纳米飞行器加速到光速的20%，并在飞行大约20年后抵达比邻星。

小结

尽管从目前的情况来看，人类想要飞出太阳系还不现实，但我们仍然可以乐观地相信，随着科技的技术的不断进步，迟早有一天，人类可以真正地进入浩瀚的星辰大海。