人類一直有一個(gè)星際旅行的夢(mèng)想，但是人類要想進(jìn)行星際旅行，必須建造結(jié)實(shí)耐用的宇宙飛船，而要想建造一艘結(jié)實(shí)耐用的宇宙飛船必須要使用更好的材料。

一種材料的物理特性，硬度是其中一個(gè)最重要的參考指標(biāo)之一。對(duì)宇宙飛船來(lái)說(shuō)，只有具備足夠的硬度才能夠讓宇宙飛船在布滿危險(xiǎn)的宇宙中安全前進(jìn)，才能更能保護(hù)宇宙飛船內(nèi)宇航員的安全，還有能夠在宇宙飛船返回地球的時(shí)候，需要經(jīng)歷大氣層的劇烈摩擦使得表面發(fā)生急速氧化。如果宇宙飛船的硬度不夠，很容易導(dǎo)致解體從而威脅到宇航員的安全。

所以，選擇一種硬度足夠的材料對(duì)于建造一艘好的宇宙飛船來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

點(diǎn)擊加載圖片

火箭升空

生活中最熟悉的金剛石

在自然界中，硬度最大的材料是鉆石。由于鉆石具有很高的硬度，因此在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)使用鉆石材料制作鉆頭，用來(lái)進(jìn)行切割、研磨、拋光等作業(yè)。

當(dāng)時(shí)世界上還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比鉆石還硬的材料，因此只能使用鉆石對(duì)鉆石進(jìn)行加工。因此就流傳一句關(guān)于鉆石高強(qiáng)度的名言：“只有鉆石才能切割鉆石?！?/p>

金剛石的硬度雖然很大，但是由于鉆石是一種密度大、沒(méi)有韌性而且脆性很強(qiáng)的物質(zhì)，因此它并不合適用來(lái)制造宇宙飛船。

點(diǎn)擊加載圖片

正八面體結(jié)構(gòu)金剛石

鈦合金時(shí)代

鈦合金不像金剛石那樣堅(jiān)硬，但由于其密度低、耐高溫、耐腐蝕、具有一定韌性的高強(qiáng)度材料，以及足夠的航天器強(qiáng)度，所以目前大多數(shù)高速飛機(jī)或火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都是用鈦合金制造的。

雖然鈦合金比鉆石更適合制造宇宙飛船，但還不夠硬。如果在星際旅行過(guò)程中發(fā)生激烈碰撞，飛船很容易解體，因此鈦合金制成的飛船只能在近地軌道附近飛行。

點(diǎn)擊加載圖片

白色背景下分離的石墨烯類分子結(jié)構(gòu)

石墨烯材料來(lái)了

石墨烯不但擁有著鈦合金的大部分優(yōu)點(diǎn)，還增加了高導(dǎo)電性等新特性。不僅可以用來(lái)制造飛船外殼，還可以用來(lái)讓飛船內(nèi)部傳感器變得更輕。據(jù)計(jì)算，石墨烯的硬度是金剛石的20倍，是人類掌握和制造的最硬的材料。

點(diǎn)擊加載圖片

石墨烯片

“碳炔”來(lái)了？

科學(xué)家們還概述了一種比石墨烯更硬的新材料。這種材料被命名為“碳炔”。

根據(jù)科學(xué)家的預(yù)期，碳炔在繼承了石墨烯的所有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，硬度不斷提高。它的理想硬度是鉆石的40倍，石墨烯的2倍。它是人類有史以來(lái)制造的最硬的材料。因?yàn)樗泻芨叩挠捕取Ｒ虼?，它將成為未?lái)飛船最理想的材料。

目前，碳炔材料還處于實(shí)驗(yàn)階段。一旦開發(fā)成功，它的強(qiáng)度高達(dá)鉆石硬度的40倍，將使其成為制造宇宙飛船外殼的首選材料。但是，由于這種碳炔是一種新材料，制造工藝和成本都很高。

點(diǎn)擊加載圖片

帶引力輪的近地宇宙飛船

據(jù)科學(xué)家估計(jì)，制造一克碳炔的成本高達(dá)600萬(wàn)美元(約合人民幣4260萬(wàn)元)。按照一噸飛船計(jì)算，一噸等于一百萬(wàn)克，光造一艘飛船就需要6萬(wàn)億美元。即使是世界上最富有的人也買不起這樣的宇宙飛船。這說(shuō)明碳炔有多貴。

感謝觀看！