人类的能量

在“闭关修炼”期间,饭后与同事散步时聊到了科幻中少不了的太空殖民。既然要殖民,那就得地球人能过去,既然要过去,就得需要宇宙飞船来运送,而宇宙飞船的动力需要能量来支持。

现在的问题是,人类当前能生产/利用的能量能把宇宙飞船送到多高的速度?

假设一下!我们要把一艘恒星际宇宙飞船送出去(先不考虑离开太阳系所需的第三宇宙速度16.7千米/秒),那就用小说黑暗森林中的那个“自然选择”号吧!在章北海眼中有如山岳般的“自然选择”号我们不知道它的质量有多少,那就当作是尼米兹级航母吧——计10万吨!而今年中国的总发电量是4.8万亿千瓦时,世界发电总量是21.3万亿千瓦时。

我们忽略它是怎样的加速系统,工作效率计为100%!同时,不考虑持续加速,不考虑从地球到太空的能耗,不考虑这散布世界的电能如何存储和汇集,不考虑相对论效应。总之,就是要极为粗略地估算一下倾全球人类生产的能量让10万吨的物质达到多高的速度。

宇宙飞船的动能 Ek=(1/2)mv^2
其中,质量m单位:千克;速度v单位:米/秒;动能Ek单位:焦耳
而,1千瓦时=3.6*10^6焦耳,世界发电量=21.3*10^12*3.6*10^6焦耳=7.7*10^19焦耳
宇宙飞船质量=1*10^8千克
简单计算可得,宇宙飞船可以达到的最大速度=12.4*10^5 米/秒=1240公里/秒
而光的速度是30万公里/秒,计算可得1240/300000=0.41%光速。

即,倾尽全球全年发电总量驱动10万吨的宇宙飞船达到了光速的千分之四,好慢!以这个速度赶到最近的比邻星(距太阳系4.22光年),在不考虑太空尘埃的阻力下,也需要滑行一千年以上!可见,人类如果要进行宇宙旅行、星系殖民,那需要多少的工作要做!时间和能源对当前的人类来说都太奢侈了。

虽然如果将质量降低,速度似乎可以达到亚光速,那就意味着不再是能源的问题,而是动力系统的问题了,然而,毕竟,我们不只是要发射出光速的粒子。

备注:10^8的含义是10的8次方。

7 comments

  1. 当到瓶颈的时候,一旦突破,又是一个新的计量方式,想来以后会有更强大的能量获取方式

  2. 爱因斯坦的质能转换公式,一眼就能看出当今人类所有的能量都无法使那10万吨的东西达到光速。你要用恒星的力量才行

    1. 老爱的质能方程描述的不是这个问题的,宏观上的动力推进跟它没关系,如果搞什么正反物质湮灭那还差不多。

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