第一个提出太空移民思想的人
齐奥尔科夫斯基对航天科学的贡献是:他提出了用多级火箭逐级加速,克服地球引力,飞向太空的科学思想;1926年,戈达德运用齐奥尔科夫斯基的理论,成功地发射了第一枚液体火箭,成为“宇宙航行之父”。
回答者:annytan139 - 门吏 二级 11-7 13:52
齐奥尔科夫斯基1857年出生在俄罗斯梁赞州一个偏僻村庄的贫寒家庭里。父亲是护林员,母亲务农。 他10岁时因患猩红热而失去听力,失去了上学的机会,念完小学3年级就辍学了。两年后母亲去世,他只好在家自学,靠顽强的毅力,5年学完了中学课程。由于求知强烈,16岁时,他只身到莫斯科,但由于耳聋,又无中学毕业文凭,无法进入大学,齐奥尔科夫斯基只得租住一间简陋的屋子,开始图书馆的艰苦自学生活,一直到学完了大学的课程。1878年,由于年老多病的父亲退休,经济上更加困难。同年,齐奥尔科夫斯基回到家乡,考取中学教师资格,在教学之余醉心于研究宇宙航行问题,提出了关于人造卫星和宇宙飞船的最早构想。
齐奥尔科夫斯基的思路有时异想天开并且简直到了痴迷的程度。为了研究气流对飞行器的影响,他竟象孩子一样,身披着被单迎着大风猛跑或拽着风筝在泥泞的路上狂奔。因此常常招致一些人的嘲讽和冷遇,甚至认为他的精神不正常。但齐奥尔科夫斯基冲破世人的偏见,矢志不渝执着追求不断有所成就。
1883年他把自己的论文写成了论文手稿,断定在地球上可以研究遥远的星空,在地球之外要受到失重的考验,火简能在太空中飞行,同时,描述了征服宇宙空间的火箭发动机原理。齐奥尔科夫斯基还写了一本叫的科幻作品,设想科学家制造出一种长100米,直径40米的纺锤形火箭航天船,靠一种宇宙枪喷射出气体,推动航天船进入环绕地球的轨道飞行。航天船载20人,可在船内栽种蔬菜和水果,制造金属材料,携带足够的食品和用具,飞往月球。这艘航天船中有两人开动月球车游览月球,看到了使人眼花缭乱的多资多彩景象。经过若干年后,航天船平安返航,溅落在大洋上,胜利结束了一次难忘的宇宙航行。这个构想与今天的载人飞行有惊人的相似之处。
1892年,齐奥尔科夫斯基到卡卢加定居下来,致力于宇航的理论研究与实践。1898年他写成的著作,集中地反映了他对宇航科学的贡献。在这部划时代的著作中,齐奥尔科夫斯基提出了火箭在自由空间中运动的基本原理,推导出了描述火箭在重力场中运动所能达到的最大速度的数学公式,这就是具有奠基意义的齐氏公式。这个著名的公式以最简捷的形式表明,提高火箭速度的关键不在于增大火箭的尺寸和质量,而在于提高发动机的喷气速度和火箭在一定条件下尽可能多地添加推进剂。这一公式为火箭和宇航的发展奠定了理论基础。此后齐奥尔科夫斯基进一步提出了研制宇宙火箭列车即多级液体火箭实行宇宙航行的构想,并且培养造就了一代功勋卓著的航天探索者。
齐奥尔科夫斯基有一句振奋人心的名言至今鼓舞着我们后来人,他说,“地球是人类的摇篮。但是人类不会永远生活在摇篮里,他们不断地争取着生存世界和空间,起初是小心翼翼地飞出大气层,然后便是征服整个太阳系。”
回答者:冥之祈祷 - 千总 五级 11-7 15:01
1857年9 月17日,齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省的伊热夫斯基村(靠近莫斯科),
取名康斯坦丁。他们家境贫寒,虽然齐奥尔科夫斯基自小热爱读书,但他的父亲没有能力
送他到更好的学校学习。他受到的唯一正规教育是在伊耶夫斯科的乡村学校里获得的。不
幸的是,他在十岁的时候,由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失。从那时起,
齐奥尔科夫斯基几乎同外界隔断了联系。生理障碍把他同人们疏远了,但却促使他发奋读
书,积极努力。他凭借自学,自修了中学和大学课程,掌握了大量数学、物理学、天文学
知识。1878年,他通过资格考试,担任了波罗伏斯克县一所中学的数学和物理学教师。
受凡尔纳科幻小说的强烈吸引和喜好幻想的品质,他对升空飞行和太空旅行具有浓厚
的兴趣。在航空领域,他设计制造了俄罗斯第一台风洞,最早提出了硬式飞艇思想。在航
天飞行领域,齐奥尔科夫斯基一直在进行着研究和思索。大约在1878-1879年,为了研究
生物在飞行环境中的反应问题,他设计了一种研究加速度对生物体影响的装置。1883年,
他在一篇名为《自由空间》的手稿中,首次指出利用反作用装置作为外太空旅行工具的推
进动力的可能性。他对这种火箭动力的定性解释是,火箭运动的理论基础是动量守衡定律
。在这篇手稿中,他还分析了的没有空气和阻力的空间的运动,画出了宇宙飞船的草图,
并且计划采用陀螺装置使飞船在飞行中保持稳定。有关太空飞行的思想在1893年发表的科
幻小说《月球上》和1895年写的《地月现象和万有引力效应》中得到了进一步发展。1896
年,他开始从理论上研究星际航行的有关问题,进一步明确了只有火箭才能达到这个目的
。1897年,齐奥尔科夫斯基推导出了著名的火箭运动方程式。他经过几年潜心研究,于18
98年完成了航天学经典论文《利用喷气工具研究宇宙空间》,但这篇论文直到1903年才在
莫斯科的《科学评论》杂志上发表。接着,他又于1910年,1911年,1912年,1914年在《
航空报告》上发表了多篇火箭理论和太空飞行的论文,较系统地建立起了航天学理论基础
。
《利用喷气工具研究宇宙空间》内容涉及到与火箭和航天飞行有关的各个方面问题。
首先,作为科学研究和探测工具,齐奥尔科夫斯基分析了现有运输装置的不足。接着齐奥
尔科夫斯基运用变质量运动理论,推导出了火箭运动的基本方程,从而使火箭的理论更趋
于完善。这个公式后来被命名为齐奥尔科夫斯基公式。在这个公式的基础上,他又推导出
了火箭在重力场中的运动方程式。这两个简单公式奠定了火箭运动的理论,具有重要的实
际意义和理论价值。根据这两个公式,齐奥尔科夫斯基建立了火箭质量比的概念,即火箭
起飞前的质量与火箭燃料耗尽后的质量之比,并由此指出质量比的重要意义。他还首次提
出了火箭推进剂比冲的概念,认为比冲越大,火箭性能越好。通过对一述公式的分析,齐
奥尔科夫斯基得出了一些重要结论。齐奥尔科夫斯基由此还推导出了火箭要克服地球引力
所要具备的最小速度即第一宇宙速度为每秒8公里。
火箭运动理论大致有了一个完整的框架后,齐奥尔科夫斯基又对星际航行问题进
行了研究和展望。他设计并画出了载人宇宙飞船的草图,研究了载人宇宙飞行的种种问题
,包括载人飞船内如何保持适宜的温度、压力、湿度等条件,飞船内空气和水的净化和重
复使用问题,二氧化碳的吸收问题,利用绿色植物提供氧气的问题,以及宇航员如何克服
起飞时的高过载问题等等。他还研究了太空飞行对人类社会的重大影响以及人类的前景等
问题。在1911年发表的《利用喷气工具研究宇宙空间》下半部分中,齐奥尔科夫斯基详细
地描述了一艘载人宇宙飞船从发射到进入轨道的全过程,内容涉及飞船起飞时的壮观景象
,超重对宇航员的影响,失重效应以及人的感觉和飞船内物体的奇异表现,不同的高度看
地球的迷人景观,天空的景色等。人们读来有如亲临宇宙飞船登天的感觉。
齐奥尔科夫斯基航天学理论的奠基人。他的著作说构成了一个相当完整的航天学理论
体系,其中许多研究成果在航天史属于第一:1.首次明确提出液体火箭是实现星际航行的
理想工具;2.首次较全面地研究了各种不同的液体推进剂,并提出液氢液氧是最佳的火箭
推进剂;3.首次推出火箭在真空中运动的关系式,并计算出火箭的逃逸速度;4.首次提出
了火箭质量比的概念,并阐述了质量比的重要性;5.首次画出了完整的宇宙飞船的设计草
图;6.首次提出了液体火箭推进剂的泵输送方法;7.首次提出了火箭发动机燃烧室的再生
冷却方法;8.首次提出利用陀螺仪实现宇宙飞船的方向控制;9.首次研究了失重对生物和
人的影响,并提出了减轻失重和超重不利影响的措施;10.首次开展了失重和超重对小动物
影响的试验;11.首次提出利用植物改善舱内环境和提供宇航员食物的措施;12.首次提出
多级火箭的设计思想;13.首次研究了火箭在大气层中运行时的空气动力加热问题;14.首
次提出空间站和太空生物圈设想;15.首次提出利用太阳光压推进宇宙飞船的思想;16.首
次提出太空移民思想。
齐奥尔科夫斯基为航天事业贡献了毕生精力。他建立了液体火箭运动理论和太空飞行
基本理论,为航天学的建立做出了巨大成就。他是位多产的科学家,一生发表了580篇科学
论文和科学幻想作品。这些著作是他在科学领域辛勤耕耘的见证,也是航天史的宝贵遗产
。
1911年8月12日,齐奥尔科夫斯基曾写下了这样一段名言:“地球是人类的摇篮,但人
类不可能永远被束缚在摇篮里。它首先小心地探索大气层的边缘,然后将把控制和干预能
力扩展到整个太阳系。”可以告慰这位伟大的先驱者的是,他所构想的太空飞行包括载人
太空飞行目标,都首先在他的故乡苏联--俄罗斯实现。今天,齐奥尔科夫斯基这位伟大的
航天先驱者的大部分预言已经变成了现实。
你说的太空移民,是移动到太空中嘛,不是星际移民吧,如果是太空移民,那现在就已经实现了,比如太空仓,像中国的天宫一号,天宫二号,美国国际空间站,里面就可以正常生活着人,但如果长期住在太空,目前还没有这个技术,必须解决很多系统性问题,比如空气循环系统,水系统,生态系统,重力系统,等各个大方面的问题,但这个成本太大了,而且没有你想像的那么舒服,还是好好对待地球,改造好自己的家园
大约在70年代阿波罗登月工程完成后,一位名叫杰勒德·奥尼尔的美国实验物理学家为了引起他的本科一年级学生对太空物理的兴趣,头脑中突然有了让他的学生对建造太空栖息地的可行性进行计算分析的想法。不算不知道,一算吓一跳。令他惊奇的是,太空居民点即使建得很大,好像在技术上也是可以实现的! 这种大型太空城市应该呈圆柱形,直径5英里(8公里),长20英里(34公里)长,甚至可以用类似钢铁和玻璃这样的普通材料建成。而且,他的学生还在太空城市无动力机械帮助的情况下解决了类似躲避宇宙射线辐射、和太阳保持一个自然角度、能量供给、无害虫耕种和轨道位置控制这样的难题。奥尼尔有关这种太空殖民地的文章发表在1974年的《当代物理学》杂志上。 结果,美国宇航局对这个想法非常感兴趣,他们于是开始资助奥尼尔领导的几个实验室对这个问题进行深入研究。奥尼尔领导他的团队提出了几个太空城市设计方案,一些方案还非常有深度,所设想的这些太空城市可居住人数在1千到1千万人不等。虽然这些设计方案尽量使这些城市能够“自给自足”,但是所设计的所有太空城市都需要从地球或月球定期进行物质补给,特别是那些原材料和易挥发的液体更需要定期供给。封闭的生态系统和积极的生态循环应该可以明显的降低这种依赖性。 最近越来越多的研究显示,月球南极很深的火山口附近存在固态冰的可能性很大,而且科学家在上面发现了一些含有例如水和氨(尚需证明)可挥发液体的星状物体。随着这些研究结果的出现,太空城市以后对地球的依赖性就会降低,而不会再向初始研究显示的那样。 修建太空城市的动机 修建太空城市有几个很明显的因素:安全、经济、能量和原材料。太空城市可能可以比较小的受到对地球有破坏性的一些灾难的影响,例如人口爆炸或大型物体(陨星)落入海洋造成的海洋袭击陆地。虽然单个的太空城市很可能还没有地球安全,然而很多太空城市聚集在一起就可以增加人类在其上面生存的可持续性。太空城市给了人类从地球向外转移的机会。 地球上能够发现的物质多数在太空中也可以找到,而且太空还存在大量的能源。如果可以在太空城市中采矿或生产,这样的企业很可能可以赢利。初始投资可能需要很大,但是它潜在的赢利空间却是无限的。例如,一些人的提议称,太空城市中的一个家庭或一家公司的收入可能会是在地球上的3或4倍(尚待证明)。而且太空生活或创业成本也比较低。一些提议估计在大型经济型太空城市中每英亩的土地成本大约仅有3万美元(合每平方米7.5美元)(按1995年美元币值计算)(尚待证明)。虽然太空城市的农业土地价格昂贵,但是城市土地价格却比较便宜。 由于太阳系中存在巨多可以用来建造太空城市的物质,而且太空城市还可以脱离行星引力让运输这些建筑材料的成本变得相对比较便宜,所以大型的太空城市系统是可以让很多人在其中永久性的生活工作的。和外空间相比,地球面积是相当小的,现在地球人口密度过大,人类在上面显得非常拥挤。 躲开行星的阴影,太空城市1天24小时可以利用太阳能。Zero-g公司发明的极大而又极薄的聚光镜能够持续收集到充足的阳光。而且,除了太阳能之外太空城市还可以利用核能。 太空城市优势多多 太空城市和地球社区相比,有一系列的潜在优势 1. 通过改变太空城市的运转速度,可以调整人在上面受到的重力。这一点对在太空出生和生活的人重返地球时非常重要,因为在重力小的天体(例如月球或火星)出生的人的骨骼力量不足,这种人不穿特制衣服骨骼在重力较大的地球上功能就不正常。 2 资源开发。包括太阳系中的星状物质。 3 持续不断的获得太阳能。 4 巨大的人口承载能力。利用太阳系中自由浮动的天体资源,现在估计它们可以容纳3万亿人口。 5 和星球定居点相比,太空城市能够比较方便的和地球开展贸易。这是因为太空城市的重力不大可以很好的往地球上出口物质,而较小的重力又让太空城市从地球上进口物质变得比较容易。 太空居住区的难题 为了维持正常、健康并且适合人类居住的生活环境,太空栖息地还要解决许多难题。 内在生命支持系统 大多数太空栖息地都被一层薄气压墙包围起来,这样做是为了维持正常的氧气、二氧化碳和氮气水平。氧气可以从月岩中获取,氮气虽然要从地球上运输过去,成本高昂,但是几乎可以100%循环利用。此外,在一些彗星和外空行星上也可能找到氨水,用氨水分享氮气就方便多了。 还有一些情况则难以预测,氮气也可能在外太阳系某种生命体内找到。这些空气能够通过许多种方便加以循环利用,最明显的方法莫过于建造光合作用花园了,可能会使用水耕法或以森林公园的形式进行管理。但是,这些方法不能排除一些工业污染物的困扰,比如挥法性的油类和一些燃料气体。标准的方法应该在核潜艇上使用接触反应炉,这样可以有效地去除大多数杂质,为了提供更进一步的保护,还可以使用低温蒸馏系统,以便逐渐移除各种杂质,比如水银和一些接触反应无法燃料掉的惰性气体。 另外,还必须准备食物生产所必须的有机原材料。首先,毫无疑问这些有机原料都得从月球、小行星或地球进口,然后进行循环利用,以逐步减少进口量。一种循环利用方法是在电弧下燃烧低温蒸馏物、植物、废物和污物,然后再进行蒸馏分离。蒸馏得到的二氧化碳和水可以直接用于农业生产,各种硝酸盐可以溶解到水中并分解成纯的矿物质。大多数的硝酸盐、钾盐和钠盐作为肥料可以有效地加以循环利用。其它矿物质,如铁、镍和硅可以分批进行化学净化处理,并能通过工业的方法进行再生。至于一些需要量低于总量0.01%的矿物原料,在零力下用质谱分析法进行生产,就可以满足太空工业和农业的需求量。目前,这种方法只有美国宇航局的实验室采用,在人类正式移居太空之前,这一方法还需进行进一步改进。 人造重力 长期的太空飞行已经证明会削弱骨骼和肌肉,打乱钙代谢和正常的免疫系统,大多数人会出现连续不断鼻塞或流鼻涕,一些人会患上不能治愈的运动病。鉴于此,多数太空殖民地都设计成可以旋转的,以模拟出地心引力。美国宇航局用鸡和植物进行研究发现,地心引力是一种重要的生理学需求。在这种环境下,将人体快速进行旋转,会引起一种“倾斜”,内耳中的感应器可以感受到不同的旋转比率。离心分离机的研究表明,当旋转半径小于100米,转速高于3转/分的情况下,人们会患运动疾病。但是,相同的研究和统计学推论显示出,在旋转半径大于500米,转速低于1转/分的情况下,几乎所有的人都能够舒适的生活。虽然有经验的人也不能抵抗运动病,但至少可以根据他们的经验调整离心分离机旋转的方向和角度。 保护太空间栖息地免遭辐射 太空辐射有两大明显问题。其中一个问题就是宇宙射线,其使得太空站每年受到80毫西弗特的辐射,超过50毫西弗特的最大安全辐射下限,远超过3毫西弗特的最大人体安全下限。另一个问题就是太阳耀斑,其偶尔发散数量惊人的软X射线以及高能粒子。其能产生超过4西弗特的辐射量,这对一半人来说都是致命的。研究中最有趣的结果就是太空居所外层钢板轻易就超过2米的厚度,因此其构造和空气有效屏蔽了许多辐射。小型太空居所也能防护许多静止的(不回转的)岩石对其造成损害。有了防辐射遮光栅格阳光也只能通过镜子间接射入太空居所,其起到了潜望镜的作用。 热处理 太空栖息地是在一个真空中,因此就像一个巨大的热水瓶,所以,既需要处理好来自太阳的热量,也要处理栖息地内部所产生的热量。 外来物 太空栖息地需要有足够的保护层,防止太空碎石、陨石以及尘埃等意外袭击。 太空运输与控制 轨道定位:最理想的栖息地轨道仍在讨论当中,可能已成为一个商业问题。通俗地说,就是如何以最低的成本将修建太空基地所需要的材料运往太空。绝大多数“殖民地”设计打算利用电磁缆绳推进器或者质量驱动器充当火箭的发动机。 姿态控制:绝大多数磁镜几何学需要栖息地上的一些东西瞄准太阳。奥尼尔最初的设计是利用两个在“殖民地”上滚动的圆柱体充当动力轮,利用进动改变它们的角度实现向日点的“聚散离合”。后来的设计则是让它们的轨道平面旋转,它们的“窗口”将瞄向正确的对日角度,同时利用轻重量的磁镜——可利用小型电动发动机对其进行操控——紧随太阳移动步伐。第一个提出太空移民思想的人视频
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