《听众问答：35 答宇航技术的难点》歌词

[00:00:00] 本字幕由腾讯音乐天琴实验室独家AI字幕技术生成

[00:00:00] 嗯

[00:00:02] 时政问答

[00:00:06] 这个有一个听众啊

[00:00:07] 叫脑子停不下来

[00:00:08] 他说啊

[00:00:09] 听了吴老师在429 绍兴演讲会的关于人类航天梦的演讲感觉很激动

[00:00:15] 但同时呢也觉得有点儿沮丧

[00:00:17] 为什么呢

[00:00:18] 因为他说啊

[00:00:19] 人类1969 年就登月了

[00:00:21] 可是啊

[00:00:22] 都快过去半个世纪了

[00:00:24] 马斯克发了一个性能呢

[00:00:25] 还不如50 年前的土星五号的叫猎鹰九号的重型火箭大家呢

[00:00:31] 也都激动得不行勒

[00:00:33] 人类的宇航技术发展的怎么这么慢与日新月异的信息技术完全不好比他想问我啊

[00:00:39] 为啥人类的宇航技术进展的如此缓慢

[00:00:42] 最大的难点到底在哪里

[00:00:44] 我想告诉这位听众啊

[00:00:46] 决定某一个领域技术发展的快慢绝不仅仅是一个科学问题

[00:00:50] 还包括了复杂的政治和经济问题上世纪60 年代的阿波罗计划是在美苏冷战的大背景下

[00:00:58] 美国举全国之力的产物

[00:01:01] 有人打比方说以当时的技术登月就好像用帆船横渡太平洋一样

[00:01:07] 我们可以用一组数字来说明美国当年为了登月耗费的国力

[00:01:12] 1965 年在阿波罗计划上的花费占到了美国全部GDP 总量的0 .8 %

[00:01:20] 而201 6年美国给NASA 的总预算只占GDP 总量的0 .1 %差了八倍

[00:01:27] 那为了登月啊

[00:01:28] 美国更是动员了全国上百家大学科研机构和企业2万多名科学家和40 多万人在魏敦乐服务

[00:01:36] 那这种盛况在现在这样的和平年代是不可能重现的

[00:01:41] 可能你经常会听到别人说半个世纪以来

[00:01:44] 人类的宇航技术并没有得到根本性的提升

[00:01:47] 但我想啊

[00:01:48] 你更想了解的可能是到底什么才算是本质的提升

[00:01:53] 那我可以给你一个答案

[00:01:54] 那就是啊

[00:01:55] 人类在宇航中使用能量的方式

[00:01:58] 这是一个最为重要的标志

[00:02:00] 这有点像衡量宇宙中所有文明等级的卡尔达舍夫等级

[00:02:04] 用智慧文明能利用的能量等级来划分文明的等级

[00:02:09] 这半个多世纪以来啊

[00:02:11] 人类宇航中使用的能量的方式主要有三种给火箭提供动力的呢

[00:02:16] 是化学能这种能量的利用效率是很低的维持各种仪器工作的能量主要来自太阳能和放射性同位素电磁这三种能量利用的方式呢

[00:02:27] 都已经是半个世纪之前就有的技术了

[00:02:30] 到今天啊

[00:02:31] 依然没有什么变化

[00:02:32] 要想在宇航技术中实现质的突破

[00:02:35] 人类就必须掌握在宇航中利用核能的技术也就是制造出小型可控

[00:02:42] 核反应堆

[00:02:43] 这里我插一句啊

[00:02:44] 放射性同位素电池

[00:02:46] 虽然利用的也是核能

[00:02:48] 但他利用的实际上呢

[00:02:50] 只是天然放射性释放出来的能量与

[00:02:53] 原子弹核电站这种人工激发裂变还是有很大的区别的核能有两种方式可以利用一种呢

[00:03:00] 是裂变反应就像原子弹那样一种呢

[00:03:03] 是聚变反应就像清淡那样儿可控的核聚变反应

[00:03:07] 即便是要应用于商业发电

[00:03:09] 目前呢

[00:03:10] 都还看不到希望

[00:03:11] 更不要说是要小型化到能用于宇航了

[00:03:15] 现在能看到希望的呢

[00:03:17] 就是小型化的核裂变反应堆

[00:03:20] 这个技术一旦突破

[00:03:23] 好吧

[00:03:24] 编上小学的红领巾广播开始了

[00:03:26] 咱们稍等一会儿这个技术一旦突破并成熟那么人类的宇航技术又将迈上新的台阶2018 年的5月15日在科学美国人上刊发了一篇文章标题是NASA 将利用和装置重回月球吗

[00:03:45] 这篇文章啊对美国现在的小型核反应堆的技术做了比较详细的报道

[00:03:50] NASA 在这个领域已经努力了半个世纪

[00:03:54] 他们希望建造出能够在太空中使用的核电站

[00:03:57] 最近啊

[00:03:58] 他们刚刚成功地测试了一个全新的设计

[00:04:01] 这被叫做千瓦动力kilo power

[00:04:05] 他很可能呢

[00:04:06] 会成为小型核反应堆的新里程碑

[00:04:09] 有可能在未来的五到十年内完成首次太空飞行千瓦动力是由NASA 和美国的能源部共同开发是近40 年来

[00:04:19] 美国唯一的全新的核反应堆

[00:04:22] 他有可能会给人类的宇航技术带来**性的变化

[00:04:26] 在太空探索中核能呢

[00:04:28] 主要有两大用途

[00:04:30] 也就是供电和助推目前的千瓦动力装置啊

[00:04:34] 主要用于宫殿它足够满足一艘大型飞船所需要的电力

[00:04:39] 那么在未来啊

[00:04:40] 千瓦动力可能也会被用于助推太空飞船主要呢是通过给离子发动机供电的方式来实现的

[00:04:48] 但是那啥目前呢

[00:04:49] 关于这项应用呢

[00:04:51] 还没有确切的计划

[00:04:53] 我们来了解一下千瓦动力装置的原理

[00:04:56] 它是一个微型的核反应堆

[00:04:58] 用一根硼控制棒插入一堆油中进行可控的核裂变反应释放热量转化为电能

[00:05:06] NASA 目前的这个装置呢

[00:05:07] 可以产生高达十千瓦的电力

[00:05:09] 如果有四个这样的装置啊

[00:05:11] 就足够一个火星或者月球上的人类前哨站使用了这些电量差不多呢

[00:05:17] 就是三到八户普通的美国家庭的用电量

[00:05:20] 实际上啊

[00:05:21] NASA 研制太空核电站的历史已经很悠久了千瓦动力也是从2012 年就开始研发的

[00:05:28] 它的前身呢

[00:05:29] 是NASA 上世纪60 年代的和辅助能源项目被简称为snap snap 1965 年4月NASA 发射了一个名为snap 杠1 0a 的核电站

[00:05:43] 那么它在太空中工作了43 天产生了50 0瓦的电力

[00:05:47] 然后呢

[00:05:48] 一个零件坏了就戛然而止了

[00:05:50] 他现在啊

[00:05:51] 还在地球轨道上

[00:05:52] 不过呢

[00:05:53] 已经被看做是太空垃圾了

[00:05:55] 在20 世纪六七十年代

[00:05:57] NASA 还有一个用于火箭发动机的核动力引擎项目用来研究核能

[00:06:03] 用于助推火箭

[00:06:04] 那这个项目使用核反应堆来加热氢气

[00:06:08] 并且通过排气口排出氢气

[00:06:10] 这个就像化学火箭燃烧燃料来推动火箭一样

[00:06:14] 但是这个项目啊

[00:06:15] 在197 3年也就结束了

[00:06:17] 并没有取得太大的成果

[00:06:19] 那根据世界和协会的统计啊

[00:06:22] 俄罗斯在太空中一共运行了30 多个核反应堆

[00:06:26] 美国的康涅狄格大学研究核能的工程学教授布鲁诺说

[00:06:30] 在尼克松总统一9 73 年取消了NASA 的核动能助推研究后

[00:06:35] 俄罗斯也不再进行这项研究了从197 3年开始呢

[00:06:40] 所有事情基本上都停滞不前了

[00:06:42] 到了2018 年当时在这个领域工作的人基本上都退休或者去世了

[00:06:49] 美国呢是在2012 年启动了千瓦动力项目那最新一次NASA 和能源部的测试呢

[00:06:56] 是从2017 年的11月开始的持续到了2018 年的三月

[00:07:01] 那这项测试呢

[00:07:02] 就被称为使用斯特林技术的千瓦级反应堆千瓦动力首席工程师马克吉布森表示

[00:07:10] 这次测试啊是在80 0摄氏度的环境下进行的测试地点呢

[00:07:14] 是在NASA 的格伦研究中心千瓦动力一共产生了超过40 00瓦的电量

[00:07:21] NASA 和能源部的官员表示啊

[00:07:24] 由于运行方式的升级千瓦动力比之前几代呢

[00:07:28] 都来得更安全

[00:07:30] 使用硼控制棒和皮反车器就可以让裂变链式反应啊

[00:07:34] 能够被控制

[00:07:36] 甚至呢可以停下来

[00:07:38] 只有在反应堆远离地球以后原子的分裂呢

[00:07:41] 才会开始这个项目的负责人啊

[00:07:43] 是美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的帕特里克麦克卢尔

[00:07:49] 他说呢

[00:07:50] 这个反应堆非常的安全

[00:07:51] 哪怕反应堆或搭在他的火箭在发射台上爆炸了

[00:07:56] 那他们中心位置的U 235 也不会置人于死地

[00:08:00] 一公里范围内

[00:08:01] 人们接触到的辐射水平并不会比自然环境中的更高

[00:08:05] 洛斯阿拉莫斯国家实验室的首席反应堆设计师戴维波斯顿表示啊

[00:08:11] 一个类似的反应堆可以为离子推进器提供动力这样呢

[00:08:15] 就可以助推火箭了

[00:08:17] 不过啊

[00:08:17] 现在呢

[00:08:18] 这个还只是停留在理论上NASA 目前啊正在另外开发一种全新的基于油的和热引擎概念

[00:08:26] 他的工作方式呢

[00:08:27] 将和现有的化学火箭十分的相似

[00:08:30] 都是加速推进器后端的燃料

[00:08:33] 但是2017 年8月开始的核能热力推进项目和千瓦动力相比啊

[00:08:38] 那还只是刚刚开了个头

[00:08:40] 也就是说啊至少呢就是利用核能来助推火箭这个研究计划已经开始启动了

[00:08:46] 但是到底我们人类需要多长时间才能有突破性的进展这个呢

[00:08:51] 还真的是不好预测

[00:08:52] 总之作为这个航空航天的爱好者吧

[00:08:56] 我当然是为这些科学家们祈祷

[00:08:58] 希望早日能够看到突破性的进展

[00:09:01] 但是呢

[00:09:02] 我们还是要说千瓦动力这个项目呢

[00:09:04] 是向太空中应用核电站的这个目标迈出了非常重要的一步再下一步啊

[00:09:10] 很可能就是在太空中测试反应堆了NASA 目前啊还没有批准这样的测试计划

[00:09:16] 但是NASA 的太空科技副行政官露特在201 8年5月早些时候的一次新闻发布会上说过研究人员将在未来的一年半中专心致志地研究如何实现这样的测试飞行的方法

[00:09:30] 一个可能的方法呢

[00:09:32] 就是在月球的着陆器上搭载一个小型的千瓦动力反应堆NASA 把研究重点重新聚焦在月球上后呢

[00:09:40] 相关的探索任务

[00:09:41] 就可能会开发这样的着陆器

[00:09:44] 可以说啊

[00:09:44] 目前的千瓦动力项目还处在非常初级的阶段

[00:09:48] 但是激动人心的呢

[00:09:50] 是它的潜力

[00:09:51] 它只是人类在太空中使用核裂变能源的第一步

[00:09:55] 那当我们终于能够在太空中大规模的有效利用核能的时候

[00:10:00] 那么我想宇航的心

[00:10:02] 时代也就到来了

[00:10:03] 这大概也就是很多人期待已久的宇航技术的突破性的进展就到来了

[00:10:09] 好感谢收听

[00:10:10] 今天的听众问答最后呢

[00:10:12] 我请我的助理小编啊

[00:10:13] 给大家汉化了一个小视频

[00:10:15] 这个视频呢

[00:10:16] 就是洛斯阿拉莫斯国家实验室发布的详细介绍了千瓦动力在太空中发电的原理的一个小视频做的非常的精彩啊

[00:10:25] 那这个视频的发布日期呢

[00:10:26] 是2018 年的一月

[00:10:28] 那当然算是新鲜出炉啊

[00:10:30] 大家只要在我的微信公号科学有故事中回复太空发电这四个字啊

[00:10:35] 就可以观看了

[00:10:37] 另外啊

[00:10:37] 科学美国人这篇文章的全文翻译搞啊

[00:10:40] 也可以在科学有故事的微信公众号中收到啊

[00:10:43] 如果大家想看的话呢

[00:10:45] 一定要关注一下我们科学有故事的微信公号这个呢

[00:10:48] 是我的新任助理

[00:10:49] 小编啊

[00:10:49] 辛辛苦苦翻译出来的

[00:10:51] 自从我这个小编上任以后啊

[00:10:53] 大家明显可以感到我们的这个节目的形式也越来越多样化了好你不留个言

[00:10:58] 感谢一下小编吗