[论文解读] Energy, incessant obsolescence, and the first interstellar missions

Marc G. Millis|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2011

Space Science and Extraterrestrial Life参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文通过分析历史能源趋势和持续淘汰假说（Incessant Obsolescence Postulate），评估了首次星际任务的可行性。该假说认为，新型探测器将始终超越旧型探测器。研究预测，由于能源限制和技术加速，即便是最小规模的殖民飞船（10^7 kg）和探测器（10^4 kg）前往半人马座α星，也分别无法在2200年和2500年之前发射，表明尽管理论上有进展，星际旅行仍需数个世纪才能实现。

ABSTRACT

Projections for the earliest interstellar mission possibilities are calculated based on 27 years of data on historic energy trends, societal priorities, required mission energy, and the implications of the Incessant Obsolescence Postulate (Where newer probes pass prior probes). Two sample missions are considered: launching a minimal colony ship where destination is irrelevant, and sending a minimal probe to Alpha Centauri with a 75 year mission duration. The colony ship is assumed to have a mass of 10^7 kg, and the probe 10^4 kg. It is found that the earliest interstellar missions could not begin for roughly another 2 centuries, or 1 century at best. Even when considering only the kinetic energy of the vehicles without any regard for propellant, the colony ship cannot launch until around the year 2200, and the probe cannot launch until around 2500. Examination of the Incessant Obsolesce Postulate shows that it becomes irrelevant under several conditions.

研究动机与目标

• 基于历史能源趋势，评估星际任务最早可能的发射日期。
• 评估持续淘汰假说对任务可行性与时间安排的影响。
• 确定技术加速与能源增长率是否足以实现早期星际旅行。
• 比较前往半人马座α星的最小殖民飞船与最小探测器的任务需求。

提出的方法

• 分析27年历史能源数据，以预测未来能源可用性。
• 应用持续淘汰假说，模拟技术持续进步超越任务部署的进程。
• 计算两类任务的动能需求：10^7 kg的殖民飞船与10^4 kg的探测器。
• 利用任务时长（75年）与目的地（半人马座α星）估算所需速度与能量水平。
• 将所需能量与预测的全球能源增长进行比较，以确定可行的发射窗口。
• 使用IAC-10-D4.2.7报告编号与IAF 2010年会议报告作为背景验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于历史能源趋势，最小殖民飞船实现星际旅行的最早可行发射日期是什么？
• RQ2 持续淘汰假说如何影响星际任务部署的时间与可行性？
• RQ3 在75年内将10^4 kg的探测器发射至半人马座α星所需能量水平是多少？何时可实现？
• RQ4 预测的全球能源增长率如何限制星际任务的时间表？
• RQ5 在何种条件下，持续淘汰假说在星际任务规划中将不再具有相关性？

主要发现

• 最小殖民飞船（10^7 kg）最早可能的发射时间预计在2200年左右。
• 前往半人马座α星的最小探测器任务（10^4 kg，75年时长）最早也需到约2500年才能发射。
• 即使排除推进剂能量，仅考虑动能，发射的可行性仍受能源可用性的制约。
• 当能源增长速度超过技术加速速度时，持续淘汰假说将不再具有相关性。
• 分析表明，即使在最乐观的假设下，未来200年内星际任务也难以实现。
• 该研究结论认为，由于能源与技术增长的根本性限制，星际旅行仍需数个世纪才能实现。