請問用雷射帆去火星與傳統方法比怎麼樣

時間 2021-05-31 06:39:41

1樓:ncc21382

雷射的能量轉換效率低下,效率最高的雷射能量轉換效率也很難達到20%,這就意味著至少有80%的能量成為廢熱白白浪費。輻射壓力推進的效率也很低,大約300兆瓦才能產生1牛頓的推力。而同樣的功率如果使用霍爾推進器則大約能產生45,000牛頓的推力!!!

當然和霍爾效應推進器等電推進系統相比雷射帆是無工質推進,這是優勢。

然而就像燒燃料的汽船淘汰了不需要燃料的帆船一樣,時間成本和其他消耗品(如果是運人)也要考慮。沒人希望在太空晃蕩好幾年甚至十幾年才能去火星,要在合理的時間裡抵達火星只能增加功率或者降低載荷質量,題主想的可能是用雷射帆送人去火星移民而不是迷你探測器。那就簡單的計算一下:

NASA的載4-6人的電推進載人火星飛船方案的電推進系統總推力大約40牛頓,如果使用雷射帆那雷射光束得12,000兆瓦,考慮到不可能100%光束都落在雷射帆上,功率還得進一步大增,翻個倍就是24,000兆瓦,要知道三峽大壩發電功率也就22000兆瓦!!!別忘記前面提到的雷射能量轉換效率很低,所以雷射站發電功率得強5倍以上。就是120,000兆瓦,差不多是5.

45座三峽大壩。

那這麼大的功率需要多少面積的光伏陣列呢?1AU也就是地球軌道處的太陽能量強度是1361瓦/平方公尺,目前實驗室裡最強的光伏效率近45%,但是實驗室產品和實際大批量生產不是一回事。實用的航天級光伏效率最高在30%左右。

那就是每平公尺光伏大約能發400瓦電,那就需要300,000,000平公尺的光伏陣列來給大功率雷射器供電,相當於681座北京市中心最大的廣場!!!光伏質量以0.8千克平公尺算那至少需要24萬噸光伏電池,相當於4艘山東號航母,再考慮到支撐結構、輸電、變壓、散熱、姿態控制、雷射轉換、光學輸出等,雷射站怎麼也得大大超出100萬噸了。

然而如此興師動眾只是為了運6人無工質推進在9個月裡去火星???對了要讓他們到目的地能減速被火星引力捕獲還有回地球需要在火星建個同樣功率的雷射站,而火星離太陽比地球更遠Sunny強度只有地球軌道的一半。。。。。。且由於推力低需要持續照射加速,雷射站難以同時服務多艘船,另外一船6人對於開發移民還是太少了,一船60甚至360人還差不多。。。。。。

以至於接下來我都不敢計算下去了。

如此興師動眾都可以建一座電推進(例如霍爾或者離子、VASIMR等推進器)的小型太空城市級飛船一次拉上萬人舒舒服服豪華去火星了,還不需要在火星建雷射站減速和返回用。

雷射帆這玩意老老實實發射迷你無人探測器就行了,載人運貨比皇帝的金鋤頭還華而不實。

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