在地球上,我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)載人太空飛行的挑戰(zhàn),這歸功于化學(xué)推進(jìn)燃料足以產(chǎn)生一定的速度,使飛行器脫離地球重力(地球重力逃逸速度是每秒11千米)。但是隨著行星表面重力的增加,向太空發(fā)射火箭所需的燃料數(shù)量將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),但在一份兩頁(yè)的研究報(bào)告中,天體物理學(xué)家邁克爾·希普克(Michael Hippke)與桑內(nèi)伯格天文臺(tái)進(jìn)行交流,試圖確定使用常規(guī)火箭技術(shù)離開(kāi)超級(jí)地球的實(shí)際限制,發(fā)現(xiàn)化學(xué)推進(jìn)燃料逃離比地球質(zhì)量大10倍的星球是不切實(shí)際的。
為了證明這一點(diǎn),希普克考慮了從Kepler-20b表面發(fā)射常規(guī)火箭的假設(shè)挑戰(zhàn),Kepler-20b是距離太陽(yáng)系905光年的一顆超級(jí)地球行星,它的質(zhì)量差不多是地球的10倍,逃逸速度是地球的2.4倍。這聽(tīng)起來(lái)產(chǎn)生的差距并不大,但是相應(yīng)的數(shù)字信息告訴我們一個(gè)完全不同的事情,例如:要發(fā)射重量6.6噸的人造衛(wèi)星,必須裝載60600噸燃料,這大約是一艘大型戰(zhàn)艦的重量。在阿波羅任務(wù)中發(fā)射50噸重太空貨物,這個(gè)火箭需要440000噸燃料,這相當(dāng)于大金字塔的質(zhì)量。
這顯然是一項(xiàng)完全不切實(shí)際的壯舉,但即使這是可能的,也完全無(wú)法進(jìn)行證實(shí)。希普克在研究報(bào)告中指出,因?yàn)槌?jí)地球行星為了克服重力作用,每次發(fā)射時(shí)需要大量的化學(xué)燃料,從而限制了太空發(fā)射總次數(shù)。一種方案是從最高山頂發(fā)射火箭,但是考慮到超級(jí)地球的平坦地形結(jié)構(gòu),高山發(fā)射平臺(tái)很難找到。
另一個(gè)挑戰(zhàn)是多數(shù)超級(jí)地球缺少陸地表面積,科學(xué)家指出,多數(shù)超級(jí)地球都是水世界,如果整個(gè)地球都被單一、巨大的海洋所覆蓋,在這樣的水世界出現(xiàn)類似地球人類的智慧生命,太空探索并非完全不可能。
希普克指出,水世界星球上的火箭可以從漂浮的浮筒結(jié)構(gòu)上發(fā)射,或者直接從水面上發(fā)射,水下潛艇火箭發(fā)射使用傳統(tǒng)爆炸物將水蒸發(fā)為蒸汽。爆炸氣體的壓力使導(dǎo)彈在管子中向上運(yùn)動(dòng),這對(duì)從水下潛艇發(fā)射的洲際彈道導(dǎo)彈非常有效。但是超級(jí)地球水面發(fā)射復(fù)雜性可能并不適用地球海洋火箭發(fā)射理論觀點(diǎn),相比之下,陸地發(fā)射條件可能與地球人類陸地發(fā)射火箭相近。