从1705年英国工程师纽可门造出带有活塞的蒸汽机算起，到1876年德国工程师奥托发明了第一台四冲程内燃机，花费了一个半世纪的时间。而内燃机在运输船舶的普及已经是第二次世界大战以后的事情了。300年来，人类耗费掉了无数的燃烧化石燃料。虽然科学家们从未停止对新能源的研究，但是只要地球上仍然有更为廉价的煤炭和石油可供燃烧，新能源投入生产领域就显得苍白无力。
　　好在人类已经对二氧化碳过度排放所产生的严重后果有所警觉，对能源枯竭可能带来的社会和经济影响开展了研究。开发和利用新能源，必将是21世界全人类自觉的行动。而核能、风能、电能、磁能、海流和太阳能都有可能成为21世纪船舶动力的新能源。
　　
　　1.核动力商船大有可为
　　核能具有惊人的效率，1公斤核燃料(浓缩铀)所释放的能量相当于2100吨石油燃料，是应释放的巨大热能，通过热交换器产生蒸汽，转动蒸汽轮机。但是，裂变反应会产生大量的核废料，而核废料又会带来严重的放射性污染，在没有找到更为有效的核废料处理办法之前，它的应用前景受到了限制。
　　于是，科学家们把眼光放到了核聚变反应上。核聚变释放的能量远远大于核裂变反应堆产生的能量，而且更清洁。与裂变反应的原料不同，聚变反应的原料氘就存在于海水中。据计算，一桶海水能提取相当于300桶汽油的能量。早在上一世纪60-70年代，我国就在沿海运输船舶做过从海水中提取氘的实验。远洋船舶在茫茫大海上航行，氘原料是永远也取用不尽的。但是，直到现在，科学家们还没有找到促使核产生聚变的5千万度高温的控制问题。氢弹核聚变所需的超高温是核裂变爆炸促发的，这种打开的潘多拉魔盒显然不适合当作核动力来使用。可喜的是，科学家们已经把眼光聚焦在激光点火、强磁场约束反应材料上。人们期盼在新的世纪中，核聚变动力装置能在远洋商船上得到应用。到那时候，人类将彻底摆脱能源危机。当然，操纵和管理船舶的海员们都应当是核动力技术管理的专门人才。
　　
　　2。世界的帆船
　　在浩瀚的大海上，风力是取之不尽、用之不竭的能源。当能源危机周期性对世界航运市场形成冲击的情况下，人们自然又想到了用风能来推动船舶。
　　20世纪70年代末，日本工程师应用计算机技术研制了一艘能自动调整风帆的机帆船，这艘被命名为“爱德丸”号的新概念船舶，于1980年11月首航中国。“爱德丸”号除了备有1600马力的柴油机外。船桅上悬挂的两面各自长12米、宽8米的塑料风帆是推进船舶的主要动力。这艘机帆船能根据风力大小和风向，由计算机自动控。制风帆工况。如航向上的风力达到每小时33．5海里时，柴油主机就会自动关闭，此时船速可达到每小时15海里；当风力微弱时，风帆会自动张开。“爱德丸”号每年能节省燃料费44．25万美元，相当于全年雇佣船员的工资。
　　跨入21世纪以来，科学家们寻找燃油替代能源的心情比以往任何时候都更加迫切了。风能在航海上的开发利用无疑是最为便捷的途径，因为人类早已积累了几千年扬帆驶风的经验。尤其是计算机技术的飞跃发展和纳米材料研制的日趋成熟，为打造新一代风帆船奠定了基础。
　　纳米科技以空前的分辨率为人类揭示一个可见的原子、分子世界，并在1-100纳米这一尺度范围内对原子和分子进行操纵加工，形成具有特定原子分子结构的新型材料。造船工程师们可以根据海员的要求，在风帆表面涂上一层特殊的纳米材料，使风帆张开时坚拔挺固，缩帆时柔软如布。经纳米材料加工制成的船舶大桅，可以做得更高、更细、更坚固，在大型计算机的控制下，一艘万吨轮可以同时扬起十余张几百平方米的纳米风帆。
　　到那时，帆船动力绝不会比现在的柴油内燃机逊色。而海员们在取得航海适任资格证书前，所经历的划桨使帆训练时间和掌握的看风使舵本领，要远远超过目前的“救生艇筏”专项训练。
　　
　　3．太阳能动力船
　　自古以来，人类所使用的一切能源都来自太阳。木材燃料是通过植物的光合作用获得的；水力动能是太阳蒸发造成水位差带来的；煤炭是由原始树木在造山运动中演变而成的；风力是取之不尽、用之不竭的能源。其实，风的形成也是源自于太阳，当地球吸收太阳能量不均匀时形成了区域间温差，大范围的温差造成了覆盖地球表面大气层的气压梯度差，于是才产生了风。
　　产业革命所完成的只是对地球上各种形式太阳能量的重新开发、储存、传输和转换。200年来航海运输所走过的路程，是近代产业革命的一个缩影。推动船舶前进的动力能源，从来也没有从太阳能以外的物质身上获得过。自然界再生煤炭要等到下一次造山运动的再现，即使如此地球上也没有亿万年之前那么多的原始树木可供埋人地下；依靠太阳蒸发造成水位落差带来的水力动能，显然不适合作为船舶动力；以现在的石油消耗量计算，全球可供开采的储量将在本世纪中叶枯竭，煤炭最多还可开采200年。总之，按照传统寻找能源的思锥方式，人类已接近能源危机的边缘。
　　既然太阳的。光芒是一切力量的源泉，我们为什么不能够直接把阳光转换为动力能源呢?
　　太阳能，的局限性主要在于太阳能板性能和电力储存三大因素。
　　目前，科学家研制的嫁—砷太阳能电池板热效能已将近30％，每平方米面积的发电达到0．18千瓦／时。为了增加接受阳光的有效面积，电池板表面设计成许许多多凹凸不平的倒金字塔状小花纹，罩上多层消除阳光反射的涂层，金属结构件做得极为细小，达到不遮挡阳光的目的。为了能使船舶在太阳光照不够的情况下也能继续行驶，太阳能船舶设计师为无电刷直流马达配备了锂电池作为电源储存器。
　　纳米材料特有的光电特性，为高性能太阳能板的开发展示了更加美好的前景。根据太阳能量高效率积聚要求而特制的纳米涂料，可以非常方便地覆盖整个船体。同时，也克服了传统太阳能板易破碎、怕撞击的弱点。
　　热带、亚热带和温带是全球船舶运输航线比较集中的区域。在热带地区航行的船舶，阳光常年当头高照，大自然赐予的能源不加以利用，非但造成了极大的浪费，也使船员遭受烈日暴晒之苦。如果把一块块太阳能板覆盖在甲板、船身和建筑物上，发出的电能可以用来驱动船舶主机，提供船员照明，调节室内温度，还可以用来炒菜、煮饭、洗衣服。
　　科学家们从20世纪90年代开始研究无线传输电力的新技术。他们构想将50千米宽的太阳能板送上地球太空轨道上飞行，因为没有地球上空云彩、大气和尘埃的影响，接受的光照要比地球上多8倍。然后，通过微波束将电能传回地球，由地球上巨型天线接收。21世纪，如果海上航行的船舶安装上了微波束接受天线，就像现在接受卫星导航信号一样，可以方便地接收太空传送来的太阳电能了。
　　
　　4，探索磁能动力
　　地球是一个大磁体，和太阳一样，地球内部高压高温形成了厚厚的液态层，金属也处于液化流动状态。流动的金属产生了地球感应磁场。曾经有人作过这样的设想：若单磁极物质能独立存在，只要使钢质船舶感应上单磁性，在地球大磁场中S或N极异性吸力的作用下，船舶就能够在控制系统的干预下，应用磁动力驶抵目的港。
　　但是，在自然课实验中，我们对磁棒折断后的结果还一定记忆犹新：带有S极和N极的磁棒从中间一分为二，折断后形成的短磁棒仍然同时带有S极和N极磁性。若把短磁棒无限地切割下去，不论磁棒多么短，一根磁棒两端的磁极性质总是相异的。
　　为此，又有人作了进一步的想象：既然能够感应上磁性物体的两端，总是分为S和N极，何不把一艘船舶当作一块大磁铁，让船首和船尾分别带上S和N磁性，在地球磁场异性相吸力作用下，船舶不是也能应用磁动力完成特定的航程吗?
　　到目前为止，科学家还没有找到单磁性能够独立存在的物质，地磁也没有足够的强度吸引异性钢质船舶。磁力航海愿望的实现，有赖于物理学、地磁学、材料学和生命科学等基础科学获得重大突破。